定义
掺杂稀土离子的玻璃纤维。
光纤激光器和光纤放大器几乎都是利用的掺杂激光活性稀土离子的玻璃光纤（通常只在光纤纤芯中掺杂）。这些离子吸收泵浦光，通常泵浦光的波长比激光器或者放大器波长短（上转换激光器除外），然后将离子激发到亚稳态能级。通过受激辐射可以实现光放大。这种特种光纤通常称为活性光纤。它们是具有很高增益效率的增益介质，主要来自于光纤波导结构中很强的光限制。
稀土掺杂光纤的常见类型
下面的表格中列举了最常见的激光活性离子和宿主玻璃，还有常见的稀土掺杂光纤的辐射波长：
| Ion | Common host glasses | Important emission wavelengths |
| neodymium (Nd3+) | silicate and phosphate glasses | 1.03–1.1 μm, 0.9–0.95 μm, 1.32–1.35 μm |
| ytterbium (Yb3+) | silicate glass | 1.0–1.1 μm |
| erbium (Er3+) | silicate and phosphate glasses, fluoride glasses | 1.5–1.6 μm, 2.7 μm, 0.55 μm |
| thulium (Tm3+) | silicate and germanate glasses, fluoride glasses | 1.7–2.1 μm, 1.45–1.53 μm, 0.48 μm, 0.8 μm |
| praseodymium (Pr3+) | silicate and fluoride glasses | 1.3 μm, 0.635 μm, 0.6 μm, 0.52 μm, 0.49 μm |
| holmium (Ho3+) | silicate glasses, fluorozirconate glasses | 2.1 μm, 2.9 μm |
技术上最重要的稀土掺杂光纤为掺铒光纤用于掺铒光纤放大器和掺镱光纤用于高功率光纤激光器和放大器。
宿主玻璃的重要性
激光活性光纤纤芯宿主玻璃的化学组分对活性光纤的性能和实际应用有很多重要的影响：
1、其有限的透明范围导致不能采用有些特定的激光跃迁过程。例如，采用石英光纤不能实现中红外光激光器，因为当波长大于2000nm时，光纤具有很强的吸收。
2、玻璃组分极大的影响可最大掺杂的离子浓度并且同时不会发生附加的团簇效应，后者会引起淬灭效应并且会提高传播损耗。
3、它还会影响稀土离子的光学跃迁过程，尤其是辐射和吸收截面，吸收和辐射带宽，总的跃迁速率以及亚稳态能级寿命等。
4、不同离子间的能量转移速率常数与化学组分有关。
5、宿主玻璃的最大光子能量决定了多光子辐射过程的速率，因此决定了特定能级间的非辐射转移速度。这一效应可能很强，有的能级在重金属氟化物玻璃中寿命很长（几毫秒），但是在石英玻璃中寿命很短（几微秒）。
6、有些玻璃（例如，氟化物玻璃）很难制造光纤，并且造价很贵。也不容易得到干净的光纤切割面，通常需要采用改进的方法。
7、有些玻璃具有光敏性，可以利用紫外光制备光纤布拉格光栅。光敏性与玻璃中的掺杂有关。
8、在光学非线性和光学损伤阈值方面不同的玻璃差别很大。
稀土掺杂光纤的特性
除了具有其他无源光纤的所有性质外，即导波性质（有效模式面积，数值孔径，截止波长，弯曲损耗），非线性等，活性光纤还具有一些其他的性质：
1、最重要的一个参数为稀土掺杂浓度，通常用ppm wt（单位质量百万分之一）。掺杂浓度越高，有效泵浦吸收波长的长度越短，因此可以相应的减小高功率器件中的非线性效应。但是，这样也会导致浓度淬灭效应。
2、计算波长调谐、功率效率等时，需要知道与波长有关的有效吸收和辐射截面（ESA截面）与上能态寿命（还有中间能级寿命）。
3、量化能量转移过程的参数对于双掺杂光纤尤其重要。
一种可替代的方法是表征Giles参数，它与掺杂浓度，有效模式面积和有效截面有关。
这些特征量可以采用很多测量技术进行测量。白光吸收谱可以得到吸收截面（已知掺杂浓度的情况下）。辐射截面可以从荧光光谱中得到，需要采用互易法进行定标或者亚稳态能级寿命。利用脉冲泵浦进行荧光测量可以得到上能态寿命，ESA参数可以在调制泵浦功率的实验中得到。
剩下的参数可以通过激光器和放大器模型中的速率方程得到。通过该模型可以预测或者检查光纤激光器或者放大器装置的性能等。
更进一步的表征需要定量描述例如光暗化效应等，这些效应有时会极大的降低有源光纤器件的效率。
参考文献
[1] S. B. Poole, D. N. Payne, and M. E. Fermann, “Fabrication of low loss optical fibers containing rare earth ions”, Electron. Lett. 21, 737 (1985)
[2] S. B. Poole et al., “Fabrication and characterization of low-loss optical fibers containing rare earth ions”, J. Lightwave Technol. LT-4 (7), 870 (1986)
[3] J. E. Townsend et al., “Solution-doping technique for fabrication of rare earth doped optical fibres”, Electron. Lett. 23, 329 (1987)
[4] M. E. Fermann et al., “Efficient operation of an Yb-sensitised Er fiber laser at 1.56 μm”, Electron. Lett. 24, 1135 (1988)
[5] W. J. Miniscalco, “Erbium-doped glasses for fiber amplifiers at 1500 nm”, J. Lightwave Technol. LT-9, 234 (1991)
[6] L. Wetenkamp et al., “Optical properties of rare earth-doped ZBLAN glasses”, J. Non-Cryst. Solids 140, 35 (1992)
[7] R. Paschotta et al., “Characterization and modeling of thulium:ZBLAN blue upconversion fiber lasers”, J. Opt. Soc. Am. B 14 (5), 1213 (1997)
[8] G. G. Vienne et al., “Fabrication and characterization of Yb3+:Er3+ phosphosilicate fibers for lasers”, J. Lightwave Technol. 16, 1990 (1998)
[9] S. Tanabe, “Rare-earth-doped glasses for fiber amplifiers in broadband telecommunication”, C. R. Chimie 5, 815 (2002)
[10] M. J. F. Digonnet, Rare-Earth-Doped Fiber Lasers and Amplifiers, 2nd edn., CRC Press, Boca Raton, FL (2001)
[11] R. Paschotta, tutorial on "Fiber Amplifiers"
参阅：稀土掺杂增益介质、光纤、光纤制造、光纤纤芯、氟化物光纤、双包层光纤、光纤激光器、光纤放大器、掺铒增益介质、掺铒光纤放大器、石英光纤、高功率光纤激光器和放大器、Giles参数、光暗化效应、磷酸盐玻璃、特种光纤
