蓝光光纤激光器是利用稀土离子上转换的发光机理，即采用波长较长的激发光照射掺杂的稀土离子的样品时，发射出波长小于激发光波长的光。稀土离子的上转换发光机制一般可以分为激发态吸收、能量转移和光子雪崩三种过程。

蓝光上转换光纤的输出波长一般在450～490nm之间，目前能获得蓝光输出稀土离子主要有Tm3+,Pr3+两种，但大多数情况下，为了提高泵浦吸收效率和上转换发光效率，往往采用将Tm3＋或者Pr3+离子与Yb3+离子共掺的方式，通过Yb3+离子的敏化作用，利用多声子吸收的原理获得高效的上转换发光效应，Tm3＋/Yb3+共掺和Pr3+/Yb3+共掺这两种方式的上转换光纤激光的最多。