CN103257394B - 用于输出特定单一模式激光的增益光纤 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于输出特定单一模式激光的增益光纤，该增益光纤由内向外依次包括纤芯、包层和涂覆层，该增益光纤的纤芯内包含有稀土离子掺杂区，稀土离子掺杂区在纤芯内的分布区域与增益光纤预输出的特定单一模式激光的光强分布具有对应关系，该对应关系是指稀土离子掺杂区在纤芯内分布的区域范围即是所述特定单一模式激光在纤芯内的光强分布中I＞(1/2)I_max的区域范围，其中，I为特定单一模式激光在纤芯内任意一点的光强，I_max为光强的极大值，且I_max的个数大于或等于1。本发明的增益光纤不仅可以实现光纤激光器的基模输出，还可以实现光纤激光器特定单一高阶模式的输出，对激光器的模式控制具有实际指导意义。

Description

用于输出特定单一模式激光的增益光纤

技术领域

本发明涉及光纤激光器领域，包括光纤振荡器与光纤放大器，具体涉及一种用于输出特定单一模式激光的增益光纤。

背景技术

光纤激光器，是采用光纤作为增益介质的激光器，通过在光纤基质材料中掺杂不同的稀土离子，获得所对应波段的激光输出。近年来,随着高亮度激光二极管泵浦技术与大模场双包层掺杂光纤制造工艺的发展,单根双包层光纤激光的输出功率迅速提高。2003年,德国Jena大学的Limpert等人获得了500W的连续激光。2004年,英国Southampton大学的Jeong等实现了1.36kW的激光输出。Jeong通过改善增益光纤参数和提高泵浦功率,将激光器的输出功率提升到了2.1kW。2009年6月，美国IPG公司推出了50kW级多模连续光纤激光器，同时，该公司实现了产品化的单模10kW级光纤激光器，此为目前功率最高的基模光纤激光器。

光纤激光器作为一类新型激光器，具有转换效率高、体积小、光束质量好等优势，是21世纪最具发展潜力的激光器。虽然光纤激光器有诸多优点，但光纤的热效应以及非线性效应制约着其功率的提升。为了抑制高功率光纤激光器中的非线性效应及提高光纤损坏阈值，一般采用数值孔径较小的大模场面积双包层光纤作为高功率光纤激光器的增益介质。但此方法往往会引入多个高阶横模，进而会降低光束质量。为了提升光纤激光器的光束质量，研究人员采取了多种技术措施，包括光纤结构设计、模式选择控制和模式转换法等，这些技术措施的应用，使光纤的模场面积得到有效增加，不同结构的大模场光纤的应用也推动着激光功率的不断增长。目前研究表明，通过控制纤芯内掺杂离子的浓度分布可以对多模纤芯中的高阶模进行抑制，得到基模输出，从而提升光纤激光器的光束质量。

到目前为止，在增益光纤中优化掺杂分布来实现高阶模式输出的方法未见专利报道。公开号为CN101688948A的中国专利文献提到过光纤分段增益掺杂，但该专利中的方案在内包层中也进行掺杂分布设计，并利用了长周期光栅来实现基模向高阶模式的转换，方案较为复杂，不利于实际实施。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种不仅可以实现大模场光纤激光器基模输出，还可以实现大模场光纤激光器特定单一高阶模式输出的用于输出特定单一模式激光的增益光纤。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为一种用于输出特定单一模式激光的增益光纤，所述增益光纤由内向外依次包括纤芯、包层和涂覆层，所述包层为单包层或双包层，所述纤芯的折射率大于包层的折射率，所述增益光纤的纤芯内包含有稀土离子掺杂区，所述稀土离子掺杂区在纤芯内的分布区域与增益光纤预输出的特定单一模式激光的光强分布具有对应关系，所述对应关系是指稀土离子掺杂区在纤芯内分布的区域范围即是所述特定单一模式激光在纤芯内的光强分布中I＞(1/2)I_max的区域范围，其中，I为特定单一模式激光的光强，I_max为特定单一模式激光光强的极大值，且I_max的个数大于或等于1。

通常情况下，增益光纤纤芯内稀土离子的掺杂浓度分布与特定单一模式激光的光强分布具有归一化重叠因子，归一化重叠因子是指

其中，Ψ₁(x,y)、Ψ₂(x,y)分别为纤芯内稀土离子的掺杂浓度分布函数和特定单一模式激光的光强分布函数。当Ψ₁(x,y)=Ψ₂(x,y)时，归一化重叠因子为1，此时纤芯内稀土离子的掺杂浓度分布与特定单一模式激光的光强分布具有最大的重叠度。光纤纤芯中特定单一模式激光的光强分布Ψ₂(x,y)可以用特定的贝塞尔函数描述，为了实现特定单一模式激光的输出，可以根据该模式的光强分布来对应掺杂。但是，由于特定的贝塞尔函数的分布比较复杂，不便于增益光纤纤芯掺杂的实际操作控制，为了简化光纤的掺杂分布函数的复杂性，通过对采用纤芯不同区域均匀掺杂增益光纤的激光器进行数值仿真得知，在特定单一模式激光的光强分布中I＞(1/2)I_max的区域范围内均匀掺杂，也可以实现对应模式的单一输出，这样大大地简化了增益光纤掺杂控制的复杂性。

上述的增益光纤中，所述稀土离子掺杂区在顺着纤芯轴向的各横截面上具有相同的分布。

所述稀土离子掺杂区中，稀土离子优选均匀分布。

所述稀土离子掺杂区中，稀土离子的掺杂浓度优选1000ppm～10000ppm。

所述稀土离子优选镱离子或铒离子。

本发明中所述的特定单一模式激光可为LP₀₁模、LP₁₁模、LP₂₁模、LP₀₂模等。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

（1）本发明中增益光纤纤芯内稀土离子掺杂区的分布与预输出的特定单一模式激光的光强分布呈一定的对应关系，使稀土离子掺杂区的分布区域与特定单一模式激光的光强分布区域具有较大的重叠度，同时与其它模式光强分布的重叠度较小，从而使得当此增益光纤作为光纤激光器的增益介质时，稀土离子所提供的增益大部分贡献给该特定单一的模式，可使多模光纤激光器的输出光为特定单一模式激光，不仅可以实现光纤激光器的基模输出，还可以实现光纤激光器特定单一高阶模式的输出，对光纤激光器的模式控制具有实际指导意义。

（2）本发明的增益光纤使得信号光的光强分布与纤芯内稀土离子的掺杂分布相匹配，可实现反转粒子的有效利用，从而有效抑制放大自发辐射（ASE）。

附图说明

图1为本发明的用于输出特定单一模式激光的增益光纤应用于光纤激光器中的基本原理示意图。

图2为现有技术中整个纤芯内均匀掺杂稀土离子的增益光纤横截面结构示意图。

图3为采用整个纤芯内均匀掺杂稀土离子的增益光纤作为增益介质的激光器中LP₀₁模、LP₁₁模、LP₂₁模和LP₀₂模激光的功率分布图。

图4为本发明实施例1中用于输出LP₀₁模的增益光纤横截面结构示意图。

图5为本发明实施例1中用于输出LP₀₁模的增益光纤折射率分布曲线与LP₀₁模的光强分布曲线。

图6为采用用于输出LP₀₁模的增益光纤作为增益介质的激光器中LP₀₁模、LP₁₁模、LP₂₁模和LP₀₂模激光的功率分布图。

图7为本发明实施例2中用于输出LP₁₁模激光的增益光纤横截面结构示意图。

图8为本发明实施例2中用于输出LP₁₁模激光的增益光纤折射率分布曲线与LP₁₁模的光强分布曲线。

图9为采用用于输出LP₁₁模激光的增益光纤作为增益介质的激光器中LP₀₁模、LP₁₁模、LP₂₁模和LP₀₂模激光的功率分布图。

图10为本发明实施例3中用于输出LP₂₁模激光的增益光纤横截面结构示意图。

图11为本发明实施例3中用于输出LP₂₁模激光的增益光纤折射率分布曲线与LP₂₁模的光强分布曲线。

图12为采用用于输出LP₂₁模激光的增益光纤作为增益介质的激光器中LP₀₁模、LP₁₁模、LP₂₁模和LP₀₂模激光的功率分布图。

图13为本发明实施例4中用于输出LP₀₂模激光的增益光纤横截面结构示意图。

图14为本发明实施例4中用于输出LP₀₂模激光的增益光纤折射率分布曲线与LP₀₂模的光强分布曲线。

图15为采用用于输出LP₀₂模激光的增益光纤作为增益介质的激光器中LP₀₁模、LP₁₁模、LP₂₁模和LP₀₂模激光的功率分布图。

图例说明：1、纤芯；2、内包层；3、外包层；4、涂覆层；5、稀土离子掺杂区；61、LP₀₁模的光强分布曲线；62、LP₁₁模的光强分布曲线；63、LP₂₁模的光强分布曲线；64、LP₀₂模的光强分布曲线；7、折射率分布曲线；n₁、纤芯的折射率；n₂、内包层的折射率；n₃、外包层的折射率。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

实施例1

一种如图4所示的本发明的用于输出特定单一模式激光的增益光纤，该增益光纤为大模场双包层增益光纤，用于输出LP₀₁模激光（即基模激光），该增益光纤包括纤芯1、内包层2、外包层3和涂覆层4，纤芯1的直径为30μm，内包层2的外径为400μm，外包层3与涂覆层4为同一介质，涂覆层4的外径为550μm（本发明中内径和外径均指直径）；纤芯1的折射率n₁为1.4596，内包层2的折射率n₂为1.4584，外包层3的折射率n₃为1.3839，折射率分布曲线7为阶跃型（参见图5）；纤芯1相对于内包层2的数值孔径为0.06，内包层2相对于外包层3的数值孔径为0.46。如图4所示，本实施例的用于输出LP₀₁模激光的增益光纤中，纤芯1内含有稀土离子掺杂区5，该稀土离子掺杂区5在纤芯1内的分布与LP₀₁模激光的光强分布呈对应关系，当然，稀土离子掺杂区5在纤芯1中的分布方式并不局限于此，可根据任意预输出的特定单一模式激光的光强分布来改变稀土离子掺杂区5在纤芯1中的分布方式。本实施例中，稀土离子掺杂区5位于纤芯1的中心区域，呈圆柱状分布，其圆形横截面的半径为10μm，该稀土离子掺杂区5在顺着纤芯1轴向的各横截面上具有相同的分布形式。本实施例中的稀土离子选用镱离子（还可以选用铒离子等其它稀土离子），镱离子在稀土离子掺杂区5中呈均匀分布，镱离子的浓度为3000ppm。

如图5所示，是与上述本实施例的用于输出LP₀₁模激光的增益光纤相对应的折射率分布曲线7和LP₀₁模激光的光强分布曲线61，LP₀₁模激光的光强分布曲线61是指沿增益光纤纤芯1横截面上的直径方向分布的光强曲线，在纤芯1横截面的任意直径方向上LP₀₁模激光的光强分布曲线均相同。由图5可知，用于输出LP₀₁模激光的增益光纤的折射率分布曲线7为阶跃型，LP₀₁模激光的光强分布曲线61类似于高斯分布，且LP₀₁模激光的光强分布集中在纤芯1内。LP₀₁模激光的光强分布曲线61上有一个波峰，该波峰为LP₀₁模激光光强的极大值I_max（LP₀₁），该极大值I_max（LP₀₁）对应于增益光纤纤芯1中心处的激光光强值，表示增益光纤在输出LP₀₁模激光时纤芯1中心处的激光光强为极大值I_max（LP₀₁）。在LP₀₁模激光的光强分布曲线上，与两条虚线相交的点为(1/2)I_max（LP₀₁），表示该点处的光强值为光强极大值I_max（LP₀₁）的一半，两条虚线内的区域A表示激光光强满足I＞(1/2)I_max（LP₀₁）的区域，增益光纤纤芯1中的稀土离子掺杂区5对应于该区域A。

图1为本发明的用于输出特定单一模式激光的增益光纤应用于光纤激光器中的基本原理示意图，该光纤激光器由泵浦二极管、泵浦合束器、高反光纤光栅、增益光纤（双包层）及耦合增益介质光栅组成，其中，两个泵浦二极管的总功率为50W，该激光器可输出LP₀₁、LP₁₁、LP₂₁和LP₀₂这四种模式的激光。本发明的增益光纤作为光纤激光器的增益介质，其纤芯内的稀土离子掺杂区与该激光器输出的某特定单一模式激光的光强分布具有对应关系，从而抑制了其它模式激光的输出，实现了该特定单一模式激光的输出。在本实施例的用于输出LP₀₁模激光的增益光纤中，纤芯1内稀土离子掺杂区5与LP₀₁模激光的光强分布呈相互对应关系，稀土离子掺杂区5对应于激光光强满足I＞(1/2)I_max（LP₀₁）的区域，如图6所示，当本实施例的增益光纤作为光纤激光器的增益介质时，通过检测光纤激光器的输出功率发现，激光器只输出了LP₀₁模激光，LP₁₁模、LP₂₁模和LP₀₂模激光的输出功率几乎为0，由此可见，本实施例的用于输出LP₀₁模激光的增益光纤实现了光纤激光器的基模激光输出而抑制了其它高阶模式激光的输出，大大提高了光束质量。

图2是现有技术中整个纤芯内均匀掺杂稀土离子的增益光纤横截面结构示意图，该增益光纤同样由纤芯1、内包层2、外包层3和涂覆层4构成，且纤芯1、内包层2、外包层3和涂覆层4的尺寸和折射率与上述本实施例的增益光纤相同，从图2中可以看出，该增益光纤的稀土离子均匀分布于整个纤芯1内，并未与特定单一模式激光的光强分布呈对应关系。图3为该增益光纤应用于光纤激光器时激光输出功率的分布图，由图可知，当增益光纤整个纤芯内掺杂有稀土离子时，激光器同时输出了LP₀₁模、LP₁₁模、LP₂₁模和LP₀₂模激光，多种模式激光的输出直接影响了激光器的输出特性，降低了光束质量。

实施例2

一种如图7所示的本发明的用于输出特定单一模式激光的增益光纤，该增益光纤为大模场双包层增益光纤，用于输出LP₁₁模激光，该增益光纤包括纤芯1、内包层2、外包层3和涂覆层4，纤芯1的直径为30μm，内包层2的外径为400μm，外包层3与涂覆层4为同一介质，涂覆层4的外径为550μm；纤芯1的折射率n₁为1.4596，内包层2的折射率n₂为1.4584，外包层3的折射率n₃为1.3839，折射率分布曲线7为阶跃型（参见图8）；纤芯1相对于内包层2的数值孔径为0.06，内包层2相对于外包层3的数值孔径为0.46。如图7所示，本实施例的用于输出LP₁₁模激光的增益光纤中，纤芯1内含有与LP₁₁模的光强分布呈对应关系的稀土离子掺杂区5，该稀土离子掺杂区5在纤芯1内呈管状分布，横截面为环形，环形截面的内径为15μm，外径为24μm，该稀土离子掺杂区5在顺着纤芯1轴向的各横截面上具有相同的分布。本实施例中的稀土离子选用镱离子（还可以选用铒离子等其它稀土离子），镱离子在稀土离子掺杂区5中呈均匀分布，镱离子的浓度为3000ppm。

如图8所示，是与上述本实施例的用于输出LP₁₁模激光的增益光纤相对应的折射率分布曲线7和LP₁₁模激光的光强分布曲线62。LP₁₁模激光的光强分布曲线62是指沿增益光纤纤芯1横截面上的直径方向分布的光强曲线，在纤芯1横截面的任意直径方向上LP₁₁模激光的光强分布曲线均相同。由图8可知，用于输出LP₁₁模激光的增益光纤的折射率分布曲线7为阶跃型，LP₁₁模激光的光强分布曲线62上有两个呈对称分布且强度相等的波峰，波峰处为光强极大值I_max（LP₁₁），该极大值I_max（LP₁₁）对应于增益光纤纤芯1内距中心10μm处的激光光强值，表示增益光纤在输出LP₁₁模激光时纤芯1内距中心10μm的位置处光强为极大值I_max（LP₁₁）。在LP₁₁模激光的光强分布曲线上，与虚线相交的点为(1/2)I_max（LP₁₁），表示该点处的光强值为光强极大值I_max（LP₁₁）的一半，区域A表示激光光强满足I＞(1/2)I_max（LP₁₁）的区域，本实施例的增益光纤纤芯1中的稀土离子掺杂区5对应于该区域A。

本实施例的用于输出LP₁₁模激光的增益光纤中，稀土离子掺杂区5与LP₁₁模激光的光强分布呈相互对应关系，稀土离子掺杂区5对应于激光光强满足I＞(1/2)I_max（LP₁₁）的区域，如图9所示，当本实施例的增益光纤作为光纤激光器的增益介质时，通过检测光纤激光器的输出功率发现，激光器只输出了LP₁₁模激光，LP₀₁模、LP₂₁模和LP₀₂模激光的输出功率几乎为0，由此说明，本实施例的用于输出LP₁₁模激光的增益光纤实现了光纤激光器的LP₁₁模激光输出而抑制了其它模式激光的输出，提高了光纤激光器的输出特性和光束质量。

实施例3

一种如图10所示的本发明的用于输出特定单一模式激光的增益光纤，该增益光纤为大模场双包层增益光纤，用于输出LP₂₁模激光，该增益光纤包括纤芯1、内包层2、外包层3和涂覆层4，纤芯1的直径为30μm，内包层2的外径为400μm，外包层3与涂覆层4为同一介质，涂覆层4的外径为550μm；纤芯1的折射率n₁为1.4596，内包层2的折射率n₂为1.4584，外包层3的折射率n₃为1.3839，折射率分布曲线7为阶跃型（参见图11）；纤芯1相对于内包层2的数值孔径为0.06，内包层2相对于外包层3的数值孔径为0.46。如图10所示，本实施例的用于输出LP₂₁模激光的增益光纤中，纤芯1内含有与LP₂₁模激光的光强分布呈对应关系的稀土离子掺杂区5，该稀土离子掺杂区5在纤芯1内呈管状分布，横截面为环形，环形截面的内径为18μm，外径为30μm。本实施例中的稀土离子选用镱离子，镱离子在稀土离子掺杂区5中呈均匀分布，镱离子的浓度为3000ppm。

如图11所示，是与上述本实施例的用于输出LP₂₁模激光的增益光纤相对应的折射率分布曲线7和LP₂₁模激光的光强分布曲线63。由图可知，用于输出LP₂₁模激光的增益光纤的折射率分布曲线7为阶跃型，LP₂₁模激光的光强分布曲线63上有两个呈对称分布且强度相等的波峰，波峰处为光强极大值I_max（LP₂₁），该极大值I_max（LP₂₁）对应于增益光纤纤芯1内距中心13μm处的激光光强值，表示增益光纤在输出LP₂₁模激光时纤芯1内距中心13μm的位置处激光光强为极大值I_max（LP₂₁）。在LP₁₁模激光的光强分布曲线上，与虚线相交的点为(1/2)I_max（LP₂₁），表示该点处的光强值为光强极大值I_max（LP₂₁）的一半，区域A表示激光光强满足I＞(1/2)I_max（LP₂₁）的区域，本实施例的增益光纤纤芯1中的稀土离子掺杂区5对应于该区域A。

本实施例的用于输出LP₂₁模激光的增益光纤中，稀土离子掺杂区5与LP₂₁模激光的光强分布呈相互对应关系，稀土离子掺杂区5对应于激光光强满足I＞(1/2)I_max（LP₂₁）的区域，如图12所示，当本实施例的用于输出LP₂₁模激光的增益光纤作为光纤激光器的增益介质时，通过检测光纤激光器的输出功率发现，激光器只输出了LP₂₁模激光，LP₀₁模、LP₁₁模和LP₀₂模激光的输出功率几乎为0，由此说明，本实施例的用于输出LP₂₁模激光的增益光纤实现了光纤激光器的LP₂₁模激光输出而抑制其它模式激光的输出，提高了光纤激光器的光束质量。

实施例4

一种如图13所示的本发明的用于输出特定单一模式激光的增益光纤，该增益光纤为大模场双包层增益光纤，用于输出LP₀₂模激光，该增益光纤包括纤芯1、内包层2、外包层3和涂覆层4，纤芯1的直径为30μm，内包层2的外径为400μm，外包层3与涂覆层4为同一介质，涂覆层4的外径为550μm；纤芯1的折射率n₁为1.4596，内包层2的折射率n₂为1.4584，外包层3的折射率n₃为1.3839，折射率分布曲线7为阶跃型（参见图14）；纤芯1相对于内包层2的数值孔径为0.06，内包层2相对于外包层3的数值孔径为0.46。如图13所示，本实施例的用于输出LP₀₂模激光的增益光纤中，纤芯1内含有与LP₀₂模激光的光强分布呈对应关系的稀土离子掺杂区5，该稀土离子掺杂区5在纤芯1内有两个分布区域（为方便区分，命名为掺杂一区和掺杂二区），掺杂一区位于纤芯1的中心区域，呈圆柱体分布，圆形横截面的直径为13μm，掺杂二区位于纤芯1的边缘，呈管状分布，横截面为环形，环形截面的内径为26μm，外径为30μm。本实施例中的稀土离子选用镱离子，镱离子在掺杂一区和掺杂二区中都为均匀分布，镱离子的浓度为3000ppm。

如图14所示，是与上述本实施例的用于输出LP₀₂模激光的增益光纤相对应的折射率分布曲线7和LP₀₂模激光的光强分布曲线64。由图可知，用于输出LP₀₂模激光的增益光纤的折射率分布曲线7为阶跃型，LP₀₂模激光的光强分布曲线64上有三个波峰，LP₀₂模激光的光强极大值I_max有两个，为方便区分，用I_max1（LP₀₂）和I_max2（LP₀₂）表示。位于中间的波峰为LP₀₂模激光的光强第一极大值I_max1（LP₀₂），位于两边呈对称分布且强度相等的波峰为光强第二极大值I_max2（LP₀₂），I_max1（LP₀₂）＞I_max2（LP₀₂）。光强第一极大值I_max1（LP₀₂）对应于增益光纤纤芯1中心处的激光光强值，表示增益光纤在输出LP₀₂模激光时纤芯1中心处的激光光强为第一极大值I_max1（LP₀₂），在LP₀₂模的光强分布曲线64上，与双虚线相交的点为(1/2)I_max1（LP₀₂），表示该点处的光强值为光强第一极大值I_max1（LP₀₂）的一半，区域A₁表示激光光强满足I＞(1/2)I_max1（LP₀₂）的区域，增益光纤纤芯1中稀土离子的掺杂一区对应于该区域A₁。光强第二极大值I_max2（LP₀₂）对应于增益光纤纤芯1内距中心14μm处的激光光强值，表示增益光纤在输出LP₀₂模激光时纤芯1内距中心14μm的位置处激光光强为第二极大值I_max2（LP₀₂），在LP₀₂模的光强分布曲线上，与单虚线相交的点为(1/2)I_max2（LP₀₂），表示该点处的光强值为光强第二极大值I_max2（LP₀₂）的一半，区域A₂表示激光光强满足I＞(1/2)I_max2（LP₀₂）的区域，区域A₂对应于增益光纤纤芯1中的稀土离子掺杂二区。

本实施例的用于输出LP₀₂模激光的增益光纤中，稀土离子掺杂区5与LP₀₂模激光的光强分布呈相互对应关系，稀土离子掺杂区5的掺杂一区对应于激光光强满足I＞(1/2)I_max1（LP₀₂）的区域，掺杂二区对应于激光光强满足I＞(1/2)I_max2（LP₀₂）的区域，如图15所示，当本实施例的增益光纤作为光纤激光器的增益介质时，通过检测光纤激光器的输出功率发现，激光器只输出了LP₀₂模激光，LP₀₁模、LP₁₁模和LP₂₁模激光的输出功率几乎为0，由此说明，本实施例的用于输出LP₀₂模激光的增益光纤实现了光纤激光器的LP₀₂模输出而抑制了其它模式的输出，提高了光纤激光器的光束质量。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种用于输出特定单一模式激光的增益光纤，所述增益光纤由内向外依次包括纤芯、包层和涂覆层，所述包层为单包层或双包层，所述纤芯的折射率大于包层的折射率，其特征在于，所述增益光纤的纤芯内包含有稀土离子掺杂区，所述稀土离子掺杂区在纤芯内的分布区域与增益光纤预输出的特定单一模式激光的光强分布具有对应关系，所述对应关系是指稀土离子掺杂区在纤芯内分布的区域范围即是所述特定单一模式激光在纤芯内的光强分布中I＞(1/2)I_max的区域范围，其中，I为特定单一模式激光在纤芯内任意一点的光强，I_max为特定单一模式激光光强的极大值，且I_max的个数大于或等于1；

所述稀土离子掺杂区在顺着纤芯轴向的各横截面上具有相同的分布；

所述稀土离子掺杂区中，稀土离子为均匀分布。

2.根据权利要求1所述的用于输出特定单一模式激光的增益光纤，其特征在于，所述稀土离子掺杂区中，稀土离子的掺杂浓度为1000 ppm～10000 ppm。

3.根据权利要求2所述的用于输出特定单一模式激光的增益光纤，其特征在于，所述稀土离子包括镱离子或铒离子。

4.根据权利要求1所述的用于输出特定单一模式激光的增益光纤，其特征在于，所述特定单一模式激光包括LP₀₁模、LP₁₁模、LP₂₁模或LP₀₂模。