大功率全光纤激光器的一系列优点使之在工业加工、材料处理、生物医学、国防军工等领域展现出巨大的应用前景。

在通讯领域，光纤激光器的发展推动了全光通讯网络的发展。随着信息需求量的迅速增长, 光纤通信传输速率已经从每秒几十兆比特发展到每秒太比特以上，这对光纤激光放大器提出了越来越高的要求。掺铒光纤激光器虽然能够提供处于两个低损耗通讯窗口 1.30μm 和 1.55μm 波段的激光，但掺铒光纤放大器因为依赖于单模激光二极管泵浦而使输出功率比较小，越来越难以满足对多波长信号放大的要求。喇曼光纤放大器可以工作在光通信窗口的任意波长处, 但喇曼光纤放大器需要单模高亮度的泵浦光。而双包层掺镱光纤激光器使用包层抽运技术将几个激光二极管的多模激光转变为单模高亮度的泵浦光束，解决了拉曼光纤放大器的泵浦源问题，使喇曼光纤放大器为光信号在线大功率放大成为可能。

在工业加工方面，利用激光与物质相互作用的特性对材料进行切割、焊接、表面处理、打孔及微加工等造就了大功率激光器市场最广阔的应用前景。与机械加工相比，激光加工具有加工对象广、非接触加工、公害小、速度快、可自动控制等优点，因而有“未来制造系统的共同加工手段”之誉。随着光纤激光技术的快速发展，光纤激光器不仅输出功率迅速提高，而且在电光效率、光束质量、运行成本、寿命等许多方面都表现出明显的优势，这使得光纤激光器已成为目前世界上最受关注的激光器之一。IPG 的商用化的光纤激光器连续输出功率已上升至万瓦量级，已被应用于工业生产和国防研究之中。2008 年，美国海军从IPG订购 8 台 5kW 的光纤激光器用于军事研究。同年 7 月，德国购买 IPG 16 台千瓦级连续光纤激光器，总功率 63kW，用于一条新的车门焊接生产线。工作波长在 1060-1200 nm 的掺镱大功率光纤激光器以极高的效率和功率使其在工业加工方面具有代替其它激光器的巨大应用前景。

在激光打标领域，光纤激光器较高的光束质量和定位精度使之取代效率不高的 CO2 激光器和闪光灯泵浦的 Nd:YAG 脉冲激光打标系统，用于集成电路和半导体芯片打标系统。此外，光纤激光器也常用于塑料和金属打标。

国防军事领域需要高功率、光束质量好的激光器来制作激光武器。光纤激光器对工作环境要求低、结构紧凑、输出臂机动灵活等特点，使之能有效用于飞机、车辆等多种平台，是高能激光武器最具前景的发展方向。高功率光纤激光器的光功率密度可达到 MW/cm量级，输出能量高度集中，足以摧毁任何坚固的目标。大功率光纤激光器还可作为防御武器使用，如美国军方在 2002 年就使用 IPG 生产的 2000 W 光纤激光器，在阿富汗成功执行扫雷任务。美国在 2010 年的一次秘密军事试验中，首次使用舰载大功率光纤激光器发射强激光束，在距离约为 2英里远处击中时速 300 英里的无人机。

在医疗方面，许多内外科手术中用光纤激光作手术刀。大功率光纤激光器用于手术，使组织脱落和光致凝结手术的时间大大缩短。在眼科手术中，连续掺铥光纤激光器能使角膜成形手术的成功率更高，还可以治疗远视、近视等眼科疾病。由于光纤的柔韧性和光纤激光器光束质量好，在心血管手术中可使光纤进入人体内排除肿瘤或各种血管淤积物。在整形美容手术中，2μm 波长光纤激光器在治疗皮肤癌和去纹身方面也取得了良好效果。此外，功率为几瓦的掺铥光纤激光器能为外科手术提供较大的高能辐射，在显微外科手术中扮演了重要角色，而且在红外保健方面也有应用。

大功率光纤激光器应用于石油矿产领域，在建井和完井作业中发挥出色作用。光纤激光器通过光纤向井下提供所需要的能量，与常规工业激光器相比，工作效率更高、光束质量更好、机动性更强，在使用寿命期间基本上不用维修。2003 年，美国天然气技术研究所(GTI) 使用 5.34 kW 大功率激光器进行的井下射孔实验表明，大功率光纤激光器因具有较高光束质量使其能够破碎任何岩石，因而在此应用领域体现出其巨大优势。

激光的应用被称为是人类使用工具的第三次飞跃，而光纤激光技术的成熟使得大功率光纤激光器从实验室真正进入大规模工业应用。在能源日益短缺的时代，大功率光纤激光器较高的电光转换效率使其可以大幅度减少能耗，在节约资源等方面做出越来越多的贡献。光纤激光器已经或正在许多应用领域替代化学、气体和普通固体激光器，对激光器市场产生了革命性的改变，也是未来激光器发展的必然趋势，是“激光产业的新宠儿”，被誉为“第三代激光器”，具有广阔的应用大功率全光纤激光器及其关键器件技术研究前景。