自从光纤激光器诞生以来，人们一直在寻求更高的功率、更窄的脉冲。掺镱光纤因为其加热后低量子缺点和在980nm泵浦光下高的输出功率，而被广泛的应用于超快光纤激光体系中。
可是跟着掺镱光纤输出功率的逐渐的提高，在挨近千瓦量级的时分呈现了横模不安稳性。横模不安稳性（TMI）是指在光纤扩大器中当输出平均功率超越某一阈值之后，激光器输出的能量在基模和高阶模间动态转化的现象，此现象呈现后会严峻恶化激光器的光束质量，因而，这一现象是阻止大模场高功率超快光纤激光器平均功率提高的主要因素。
掺铥光纤的增益波段在2μm邻近，研讨标明具有更高的TMI阈值，但一直在试验中未曾观测到。最近，德国耶拿大学Limpert教授课题组根据掺铥光纤搭建了一套双向级联泵浦体系，如图1所示。该设备使用双向级联泵浦处理掺铥光纤内泵浦能量使用率低的问题，选用枯燥的氦气腔（图中VC）防止因为大气内的水吸收而引起的损耗。
脉宽为600ps、频率为80MHz、功率100w的种子光通过1．2m长的光子晶体掺铥光纤进行扩大。图2 a）中为输出功率随泵浦功率的改变曲线，绿色曲线b）为激光光斑动摇均方根随输出功率改变的曲线，赤色是其数值拟合曲线，蓝色曲线是赤色曲线的一阶导数。当一阶导数值＞0．1‰／W时能够为呈现TMI，由图2b）中的最大值可知此刻未呈现TMI。
图3为试验中丈量的光斑。由图3a）可知，尽管光斑呈现畸变，但仍旧安稳，并未观测到TMI，此刻光纤内最大的热负荷现已高达350W／m。在输出功率超越400W时光纤内基膜开端畸变，其光谱如图3b）中红线所示，光谱呈现基膜与高阶模的干与，标明此刻呈现了高阶模。
随后该课题组对上述设备略作改善，进一步增大泵浦功率，设备示意图如图4。此设备能供给高达2090W的泵浦功率，该激光器体系初始运转并未呈现TMI。但在上限功率下接连运转20分钟后观测到了TMI；接连运转60分钟后TMI阈值到达安稳，动图5记录了观测到的TMI现象，这是第一次在掺铥光纤内观测到TMI现象。
图6a）中的蓝色数据点为未观测到TMI时的试验数据，赤色点为观测到TMI后的丈量数据。可见在TMI呈现后，激光体系的功率发生下降。图6b）为最高输出功率下的热负荷模仿成果，其最高处热负荷为200W／m。
图7a）记录了光束随机改变的功率密度谱，TMI呈现后，功率密度谱（a中红线b）中的红线标明，光斑动摇均方根值在超越TMI阈值（847W）后急剧增大。
上述两个独立的试验研讨了掺铥光纤在极点热负荷条件下的横模不安稳性。第一个试验在高达350W的热负荷下仍旧没有调查到掺铥光纤内的TMI现象，证明了掺铥光纤的TMI阈值远高于掺镱光纤。
第二个试验在最高输出功率继续运转下，第一次在掺铥光纤内调查到了TMI现象。掺铥光纤能够在2μm波段一起取得高平均功率和高峰值功率，这样的超快激光将在高次谐波发生、粒子加快、中红外发生及生命科学和资料加工方面大有用武之地。
