高功率光纤激光器的光纤热效应及其热处理技术研究

来源 :南京理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zqh88211
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
近年来,随着双包层光纤激光器单纤激光输出功率值不断提升,光纤的热负担日益增加,光纤的热效应成为激光器向更高功率发展的瓶颈之一。本文对光纤激光器的光纤发热现象的理论因素进行仿真分析,并搭建实验系统进行验证。通过激光器参数设计、系统优化和热处理方式改良等手段实现高功率的激光稳定输出。分析了光纤激光器有源光纤热效应的影响因素,通过数值仿真模拟了在泵浦方式、泵浦波长和带宽、光纤参数等方面结构不同的激光器的有源光纤发热情况,通过搭建对应的不同结构的激光器,验证了仿真结果。双端均匀泵浦结构优于单端泵浦结构。使用915nm泵浦的激光器发热更加均匀且不受泵浦带宽影响,但在输出功率相同的情况下,由于发热总量高于976nm泵浦激光器,其对散热的要求更高。增加纤芯直径能够降低纤芯温度,但过大的纤芯直径会导致光束质量劣化和光谱展宽现象的加剧。通过对光纤激光器结构进行优化,有源光纤温升得到控制,温度分布更加均匀,激光器得以输出更高功率。无源光纤发热来源可以分为熔接、封装、涂覆层切口三个方面,建立了光纤发热模型和形变对信号光影响模型。仿真和实验结果表明光纤熔接和封装应力导致的光纤形变会造成光纤发热和信号光光束质量总体劣化。激光器输出100W信号光时,相同条件下,使用硬质胶水封装的剥离器最高存在12℃的温度上升,而使用硅橡胶封装的剥离器温升为5℃。光纤受到应力作用时,在特定方向上的M~2值由1.23变为1.62,信号光光束质量急剧变差。因此封装时应采用本身固化收缩情况不明显,且能有效隔绝外界应力的固定剂,实验中涂覆硅橡胶导致的M~2值增长及其受力后M~2值变化都在0.05以内。光纤涂覆层切口的粗糙程度越高,光纤温升越高,使用分段腐蚀的方法,可以对包层光剥离器的大量散射回光进行剥除,使得剥离器前端的涂覆层切口发热情况得到很好的改善。改良无源光纤处理方式可以抑制无源光纤发热和信号光光束质量劣化,激光器输出更加稳定。实验研究了全液态直接冷却、铜质跑道光纤盘冷却两种激光器散热方法。使用全液态冷却的强冷却效果可以使LMA-YDF-20/400-M光纤承受近3kW的输出光而不因纤芯烧熔而损毁,在输出2820W激光时光纤表面温度为35℃,使用胶水抽真空、更换铜材质热沉材料、光纤盘直接水冷等措施改良常规热处理方式,使用LMA-YDF-25/400作为增益光纤的激光器最终输出3237W激光时温度为37.46℃。
其他文献
2011年9月29日21时16分许,中国首个目标飞行器“天宫一号”搭乘着“长征二号F”T1运载火箭在酒泉卫星发射中心载人航天发射场成功发射升空,这标志着中国在探索太空的征程上又迈
随着二胎政策的开放,不少家庭迎来了二胎生活,头胎幼儿也正从独生关系转向同胞关系。同胞出生对头胎幼儿而言是生活的环境发生了变化,这个变化会对幼儿行为、情绪、亲子互动
朴赞郁作为韩国著名导演和韩国电影革新者,一直致力于用犀利的眼光去观察世界,他的作品带有鲜明而独特的黑色风格。朴赞郁优秀地继承了希区柯克的电影语言特色和人性主题表达
目的 观察比较三联疗法与化疗对中晚期胃癌患者治疗的疗效.方法 将120例患者随机分成治疗组60例和对照组60例.治疗组在化疗基础上予三联疗法治疗,对照组单用化疗,3个月为1个
2009年3月27日至16月24日,第四届“中法文化之春”将再次跟您相约。此次活动,主办方将在中国20个大城市上演100余场活动,包括舞蹈、音乐、戏剧等。
大家都知道Word程序默认使用的字体格式大小为“五号”,这种大小的字体并不适于所有人的需要。尤其是在1024×768像素以上的高屏幕分辨率状态时,“五号”字体就显得太小
沙塘鳢属鲈形目、塘鳢科、沙塘鳢属,俗称土步鱼、塘鳢鱼、虎头鲨、菜花鱼等,主要生活在长江中下游地区水域。目前沙塘鳢虽为江苏省水产养殖主推品种之一,但人工养殖的地区较
那一堵青砖封火墙,高12米,长60米,在江南的建筑群里显得气势非凡.靠河坊街的一面粉墙上,"胡庆余堂国药号"七个特大楷体字,每字高5米,宽4米,黑黝黝得撼人心魄.120多年前的胡庆
期刊