单频、高功率激光在激光雷达、光谱学、精密测量等领域有非常广泛的应用。与其他获得单频、高功率激光的方法(如传统的行波放大、注入锁定)相比，光纤放大具有体积小、结构简单、可控性和输出频谱特性好等优点。随着包层抽运技术的出现，单频光纤放大器的转换效率得到大幅度提高，在高功率和光频特性良好的激光束方面因其独特的优势而成为人们研究的热点。
国外在单频光纤放大器方面的工作开展较早，并已取得显著的成绩。1999 年汉诺威激光中心的Zawischa I 等利用掺N光纤放大获得了波长1064 nm、功率5.5 W 的单频输出，光原光转换效率为35%。其种子源为单块非平面环形腔激光器(NPRO)，输出功率750 mW。双包层光纤芯径为11依1 mm，数值孔径(NA)0.11;内包层直径为400 mm，NA0.38。光纤长30 m，并缠绕在直径为22cm 的圆盘上，以抑制高阶模式，获得单模输出。
2003 年，德国Liem A 等[2]报道了利用掺Yb3+光纤放大获得了100 W 的单频输出。采用大模场面积(LMA)双包层光纤，芯径30mm，NA0.06;内包层为D 型，直径400 mm，NA0.38，光纤长度为9.4m。以NPRO 为种子源，其最高输出功率为1.6 W，光束质量因子M2 约1.1，线宽2~3 kHz，波长1064 nm。当入纤抽运光为175W，信号光为1.6 W时，实验获得100 W 的单频输出，光原光转换效率为63%。
作为当今光电信息领域较前沿的方向之一，脉冲双包层光纤放大器日益成为国际上研究的热点。国外主要有英国的南安普顿大学光电研究中心、德国耶拿大学应用物理研究所、美国密歇根州大学和美国的IPG等对此进行了相关研究。在国内，脉冲双包层光纤放大器的研究起步较晚，主要的研究单位有中科院上海光机所、清华大学、中国电子科技集团第十一所和中科院西安光机所等。上海光机所、中国电子科技第十一所和清华大学对MOPA 方式的脉冲光纤放大器进行了理论和实验研究，并取得了重要进展。
2002 年，德国Limpert J 等报道了利用MOPA 技术获得纳秒脉冲的方法。以调Q Nd:YAG 薄片激光器作种子源，平均功率为6W，重复频率3~50 kHz，脉冲宽度70~300 ns，最大单脉冲能量0.6mJ。所用光纤是长25 m 的大模场面积(LMA)光纤，纤芯直径30mm，NA0.06;内包层为D 型，直径400 mm，NA0.38。抽运源为中心波长976 nm 的半导体激光器(LD)，通过一45毅双色片将抽运光从双包层光纤的一端耦合进入双包层光纤的内包层，种子光从另一端耦合进入双包层光纤的纤芯。采用上述方法，在1064 nm 处实现了最大平均功率100 W 的激光输出，光原光转换效率为71%，重复频率50 kHz，单脉冲能量2mJ，脉冲宽度80 ns，脉冲占空比为4伊10-3。重复频率为3 kHz时，单脉冲能量4 mJ，脉宽压缩为50 ns。2005 年4 月，上海光机所以4 m长的国产高掺杂浓度掺Yb3+双包层光纤(纤芯43 mm，NA0.08;D 形内包层650 mm/600mm，NA0.38，Yb3 +掺杂浓度为0.65%)作为放大介质，以调Q 脉冲激光器作为种子源(最大输出平均功率为1 W，频率20耀100kHz 可调，波长在1064 nm)，在种子光功率为1 W 左右时，获得高功率放大脉冲激光输出[4]。实验装置如图2 所示。在重复频率为100 kHz 时，测得放大脉冲激光的平均功率最高达133.8 W，脉冲宽度400 ns，脉冲占空比为4伊10-2，斜率效率为56%，光原光转换效率53%。重复频率在20耀100 kHz 可调，在60 kHz 重复频率时，典型的脉冲宽度为30 ns。
2005 年，美国密歇根州大学以单模LD 为种子光源，采用多级光纤放大的方式，获得了高脉冲能量的光纤激光输出。重复频率小于100 Hz，脉宽500 ns 时的脉冲能量高达82 mJ，脉冲占空比为5伊10-5;脉宽50 ns 时，脉冲能量为27 mJ (对应的重复频率为25 Hz);脉宽4 ns 时，脉冲能量为9.6 mJ。前两级为常规单模光纤放大，第三级为预放，采用大模场直径的多模光纤(纤芯50 mm，NA0.06;六角形内包层350 mm，NA0.45)，1064 nm 的小信号增益达27 dB。最后一级功率放大所用的是粗芯双包层光纤，纤芯直径达200 mm(但掺杂直径为100 mm)，NA0.062，内包层为八角形，尺寸600 mm，NA0.46，光纤长度为3.5 m。除纳秒级脉冲光纤放大器外，国内外研究机构也对皮秒级脉冲光纤放大器的研制做了有益探索，并取得了突破性进展。2006年，英国南安普顿大学光电研究中心以增益可调的单纵模LD 为种子源，采用四级光纤放大方式，在1064 nm 处获得了平均功率超过300 W 的脉冲激光输出，脉宽20 ps，脉冲占空比为2伊10-2，M2为2.4。这是迄今为止国内外报道的功率最高的皮秒级脉冲光纤放大器。种子源为增益可调的单纵模LD，重复频率为1 GHz，能产生波长1060 nm，脉宽为56 ps 的脉冲。种子源由一个连续分布反馈式(DFB)光纤激光器驱动，使之维持单纵模运转。
通过一个啁啾光纤布拉格光栅(CFBG)，脉宽被压缩为20 ps。前三级为常规单模光纤预放，最后一级功率放大所用的是粗芯双包层光纤， 纤芯直径43 mm，NA0.09，内包层为D 形，尺寸650mm/600 mm，光纤长度为8 m。光纤两端都磨抛成10毅的倾斜角，以抑制放大的自发辐射(ASE)。同国外报道结果相比，我国的脉冲光纤激光研究同国际水平已经接近，在某些技术指标上已经居于领先水平;但在最高峰值功率方面还有较大差别。尤其在低重复频率的脉冲激光实验中，由于他们采用了200 mm 纤芯的放大光纤，纤芯面积增大，激光损伤阈值提高，因而可承受和提供更高的峰值激光功率。但在重复频率相近的高重频方面，国内的峰值功率水平和国外相差不大。
