具体步骤如下：假定使用两个相同规格的半导体激光器作为泵浦源，中心波

长790 nm，最高功率200 W，为了有效耦合泵浦光至光纤内包层，我们应该确保其BPP ( 光束参数质量 ) 满足以下条件：

BPP≤D∙sinh^(-1)⁡〖（NA）〗/2               （2-2）

D是直径，NA是数值孔径 ( 收集光的角度范围 )。半导体激光器泵浦输出光束有近似矩形的截面，平面上水平宽度为30 mm，平面上垂直宽度为23 mm，正交平面的光束参数输出测量值BPP ( 光束参数乘积 ) 水平方向168 mm.mrad，垂直方向96 mm.mrad,这表明了光束参数乘积大大超过了模拟计算是的BPP值 ( 模拟计算值为95.6 mm.mrad )，并且沿着正交平面会有一个不对称的波束宽度及BPP。

首先，用两块圆柱形非球面棱镜，一块焦距100 mm，一块焦距140 mm，构成望远镜系统，压缩远场发散角，扩充水平方向的波束宽度，第二步，用高反镜45°滤除半波，因此得到了互相垂直的两种相同的波 ( 降低光束参数乘积至84 mm.mrad ) , 尽管垂直方向的光束质量没有提高，但是光束变成类似方形截面并且有了更对称的波束宽度，所得正交方向BPP相等。

上述光束整形设计理论上可以提高激光输出功率，虽然研究全光纤激光器不使用透镜，但在功率优化方面可以通过以上步骤得到M2较小、耦合效率高的激光输出。

2.2 增益介质

光纤激光器的增益介质为掺Tm稀土离子的双包层硅基光纤，不管光纤的尺寸如何，只要泵浦光功率进入纤芯，则一定会持续传输直至被完全吸收，由于纤芯直径很小，而我们实验使用的增益光纤为400 μm，这使得光纤里面的泵浦光强密度能达到使用固体块状增益介质的100倍甚至更高。在条件相同的情况下，阈值功率成比例下降。对于三能级系统，为了达到阈值要求泵浦光的光强功率需要很大，而对于四能级来说，因为阈值只占最大泵浦功率很小的一部分，所以阈值的这种下降不是很重要，光纤激光器的性能往往处于二者之间，在距离泵浦端较远的区域，泵浦信号衰减而不足以激发基态能级上的粒子。除此以外，光纤的一大优点在于泵浦光斑尺寸和增益介质的长度都相互间独立。如果掺杂浓度降低的话，只需要提高增益光纤的长度就可以保持激发效率不变。掺杂浓度方面一般要求离子-离子之间相互作用不影响系统性能，所以要求稀土离子的浓度保持足够低。泵浦激光的效率受两个因素影响：光纤允许横模数和泵浦光分布。TEM00模光束传输到单模光纤最高可有50%的效率，但相同光束进多模光纤传输效率就

会变高。所以例如激光模数和光纤模数不等时，进入光纤的传输效率会降低。 设定多模泵浦光的发散角是单模的X倍，那传输效率就应为1/X*(50%)。单模光纤应用性更好，但是多模光纤在降低阈值功率上优于块状增益介质，只需要增益光纤的长度满足：

L>>(3πa^2)/λ                     （2-3）

其中a为纤芯半径( um )，λ为泵浦波长( nm )。

实验所使用的掺Tm光纤吸收为4 dB/m，经过计算，当增益光纤长度为2.5 m时，理论吸收率达到90%，使用3 m长度是吸收率在94.7%。

2.3 谐振腔

光学谐振腔是产生激光的场所，也可以用来控制振荡模式，提供轴向光波模正反馈。一般的光学谐振腔利用两个或多个反射镜来使轴向光波模在腔内来回传播，在增益介质中放大受激辐射而在腔内建立维持稳定的自激振荡。通过改变透镜的反射率和几何形状就可以改变谐振腔的反馈，从而得控制腔内的模式数目来得到单色性和方向性好的光，与此同时调整几何参数也可以改变光斑半径、远场发散角、谐振频率等，设计谐振腔也可以改变腔内光束的损耗，控制输出功率。再由增益公式得到光纤激光器较高的增益也允许有较高的损耗，这更验证了光纤激光器谐振腔设计的自由性，而较低的量子效率可以使远离中心频率的增益产生自激辐射。 光在谐振腔内传播时有各种损耗，一般分为：