Ytterbium ist ein Mitglied am Ende der leichten Seltenerdreihe, und seine beiden bekanntesten Verwendungen beziehen sich beide auf Präzisionsmessung. Radioaktives Ytterbium-169 wird zu Dünnschicht-Radioquellen verarbeitet, die für röntgenographische Spannungsmessung an Ingenieurbauten und für Hochtemperatur-Dehnungsmessstreifen verwendet werden, und misst genau die winzigen Verformungen von Brücken, Druckbehältern und Schweißnähten unter Last. In Atomuhren wird ein einzelnes Ytterbium-Atom in einem optischen Gitter gefangen, um eine Ytterbium-Optikuhr herzustellen – eines der genauesten Zeitmessgeräte, die der Mensch je gebaut hat – verwendet für Zeitmessung, Satellitennavigation und die Prüfung fundamentaler physikalischer Konstanten. In Lasern haben Ytterbium-dotierte Yttrium-Aluminium-Granat (Yb:YAG)-Dünnscheibenlaser einen hohen Umwandlungswirkungsgrad und eine hohe Ausgangsleistung und sind das vorherrschende Arbeitsmedium für industrielles Schneiden, Schweißen und Ultrakurzpulslaser geworden. In der Metallurgie werden Ytterbium-Spuren zu nichtrostenden Stählen und Aluminiumlegierungen als Desoxidationsmittel und Modifizierer zugesetzt, die das Feingefüge verfeinern und die Zähigkeit verbessern.
Yb2O3 (Ytterbium(III)-oxid) ist das wichtigste Oxid des Ytterbiums. Es ist ein weißes Pulver und der Rohstoff für die Herstellung von Ytterbiummetall, Yb:YAG-Laserkristallen und elektronischen Keramiken; es wird zudem als geringfügiger Dotierstoff in optischen Gläsern und Leuchtstoffen verwendet. YbCl3 (Ytterbiumtrichlorid) ist ein Zwischenprodukt im Extraktions- und Trennflussbild, verwendet für die elektrolytische Herstellung von Ytterbiummetall und die Synthese von Ytterbium-organometallischen Komplexen. Yb:YAG ist der Ytterbium-dotierte Yttrium-Aluminium-Granat (Yb:Y3Al5O12)-Laserkristall, in dem eine kleine Menge zweiwertiger oder dreiwertiger Ytterbium-Ionen Yttrium-Plätze im Gitter ersetzt. Es hat ein breites Absorptionsband, eine hohe Quantenausbeute und eine geringe thermische Belastung, wodurch es besonders gut für Hochleistungslaser geeignet ist, die in Dünnscheiben- oder Fasergeometrie aufgebaut sind. Zusammen mit Erbium-dotierten Faserverstärkern und Neodym-dotiertem YAG bildet es die drei klassischen Seltenerd-Ionen-Systeme von Festkörper- und Faserlasern.
