2011中国光学:千瓦光纤放大系统的热效应
2012-04-05
      光纤激光器具有效率高、稳定性好、光束质量好、结构紧凑等优点,已在很多应用领域可以替代传统固体激光器,如:材料加工、**、遥感等。由于关键技术上的不断突破,半导体激光光泵器件的高速发展,近年来光纤激光器输出功率不断提高,千瓦以上的光纤激光器已逐步成熟。但是,对于全光纤激光系统而言,热问题依然是限制光纤激光功率继续提升的关键问题之一,其中包括双包层光纤的热效应,光纤耦合器的热效应 和 光纤之间焊接点的热效应等。

      中科院上海光学精密机械研究所楼祺洪研究员等(   Optics Express,19,15162-15172)对全光纤结构的振荡放大系统的热效应进行理论和实验研究,基于接触热阻的分析方法,对全光纤MOPA系统中的增益光纤以及连接各部件的光纤熔点的热效应进行了详尽的分析。采用数值模型对放大器增益光纤不同部位的温度分布进行了模拟计算以便给出不同的热处理方案。对于几种冷却方案进行了理论模拟并和实验结果进行对比验证。理论模拟结果和实验能很好的符合。在此基础上,对各种参量和实验条件进行优化,采用高效热管理技术,获得了1.17kW激光输出功率、光光转化效率82.4%、中心波长1080nm、无热损伤运转的全光纤化 MOPA系统。
论文报道了高功率光纤激光器中经常遇到的热问题(光纤熔点温升等)的有效处理方案,实验结果与理论分析结果一致,对进一步提高光纤激光系统功率有重要参考价值。
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