激光谐振腔由包含掺杂稀土离子的双包层增益光纤和一对熔接在增益光纤两端的光纤光栅组成。其中，一个具有高反射率(R>99%)光纤光栅为激光器的高反射腔镜，另一个 R≈10%的低反射率光纤光栅构成谐振腔的输出腔镜。分别将一个 N×1 型和一个(N+1)×1 型多模泵浦耦合器的输出端与高、低反射率光纤光栅熔接，并将泵浦输入光纤与大功率半导体泵浦模块的输出尾纤熔接在一起，就使大功率泵浦光直接耦合进入双包层增益光纤。其中，(N+1)×1 型多模泵浦耦合器包含有一根信号激光输出光纤，通常会在输出光纤端面制作端帽以避免被大功率输出激光损伤。

与传统的激光器相比，全光纤激光器具有以下优点:

(1)全光纤激光器结构简单、体积小巧、重量轻，光纤输出特点在实际应用更为灵活方便。全光纤结构借助光纤耦合器，将泵浦源的尾纤与增益光纤熔接为一体，避免了用二色镜和透镜组提供激光反馈带来的损耗，从而简化了激光器的结构，降低了激光器的阈值，提高了激光转换的效率，使激光器的结构更加紧凑稳定、性价比高，并且可在高冲击、高震动、高温度、有灰尘等恶劣的环境下正常运转。

(2)易于实现较高的转换效率和高功率输出。由于双包层光纤内包层的横截面尺寸和数值孔径都比较大，半导体泵浦光在光束整形后，可以高效地耦合进入光纤内包层。因此，通过设计合适的内包层参数和形状，再选择发射波长和光纤吸收特性都与增益光纤相匹配的半导体激光器为泵浦源，可使基于双包层增益光纤的全光纤激光器实现高效率、大功率的激光输出。

(3)优良的散热性能。传统的固体激光器由于激光介质的热效应会使光束质量及效率下降，因而难于实现较高功率的激光输出，为此，激光器在运行过程中需要有效的散热系统对激光介质进行冷却。而增益光纤具有很高的"表面积/体积"比(约为传统的固体激光器增益介质的 1000 倍以上)，使全光纤激光系统具有良好的散热效果，并可在温度为-20℃~+70℃的环境中工作。

(4)高输出激光光束质量。大模场双包层光纤的纤芯一般有较小的归一化频率 V(与纤芯直径 d 和数值孔径 NA 有关)，是基模和少数高阶模传输的波导，波导结构不会因受热而有较大变化。并且，基于大模场双包层增益光纤的全光纤激光器一般采用盘绕增益光纤的方法来使高阶模有较大的损耗，使激光器运行在单模输出状态。此外，光纤光栅具有较窄的反射谱、较好的波长选择特性和低损耗特性。使用光纤光栅作全光纤激光器的谐振腔镜，使激光器具有较高的信噪比和较窄的线宽，因而获得较为理想的光束质量。

(5)可设计激光器在很宽光谱范围内(455nm-3500nm)运行，并能实现可调谐输出。相当多的可调谐参数和选择性使光纤激光器能在很宽的光谱范围内设计和运行，并可实现较宽范围内的波长调谐，具有很好的单色性和稳定性。