布喇格光纤激光器的光纤温度分布特性研究

陈海涛; 杨华军; 荣健; 程晓洪

doi:10.3969/j.issn.1001-3806.2011.05.031

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布喇格光纤激光器的光纤温度分布特性研究

陈海涛 , 杨华军 , 荣健 , 程晓洪

文章导航 > 激光技术 > 2011 > 35(5): 692-695

引用本文:

Citation:

布喇格光纤激光器的光纤温度分布特性研究

1.
宜宾学院物理与电子工程学院计算物理四川省高校重点实验室, 宜宾 644000;
2.
电子科技大学物理电子学院, 成都 610054

作者简介: 陈海涛(1972-),男,副教授,硕士,研究方向为激光与光通信。Email:chqcht@sina.com.

基金项目:
国家自然科学基金资助项目(60572079)
中图分类号: TN248.1

Research for temperature distribution characteristics of the fiber in a Bragg fiber laser

1.
Sichuan Key Laboratory of Computational Physics, School of Physics and Electrical Engineering, Yibin University, Yibin 644000, China;
2.
School of Physical Electronics, University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu 610054, China
CLC number: TN248.1

摘要: 为了分析布喇格光纤激光器中光纤的温度分布特性,提出了布喇格光纤激光器中光纤的稳定热模型,通过热传输方程分析了其中的温度分布,并采用数值有限元法对布喇格光纤的温度分布和由此产生的热应力进行了数值研究,然后对热功率密度、光纤包层数和环境对流传热系数对光纤温度分布的影响进行了模拟计算。结果表明,表层温度远低于覆层材料的临界值300℃,而且纤芯和表面的温差大约10℃。研究结果有助于高功率布喇格光纤激光器的耐热设计。
- 激光器 /
- 布喇格光纤激光器 /
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- 热效应
Abstract: In order to study the temperature property of the fiber in a Bragg fiber laser, the steady thermal model was presented. The temperature distribution was analyzed based on heat transfer equations. The temperature distribution and the thermally-induced stress in the fiber were simulated by means of numerical finite-element method. Effects of thermal power density, number of cladding layers and environmental convection coefficient on the temperature distribution were discussed. The results show that the temperature of coating is much lower than its critical temperature 300℃, and the temperature difference between the core and coating is only about 10℃. The result of analysis is helpful to the design of Bragg fiber lasers.
- lasers /
- Bragg fiber laser /
- Bragg fiber /
- thermal effect

[1]	LI K,WANG Y,ZHAO W,et al.High-power double-clad large-mode area phonic crystal fiber laser[J].SPIE,2005,6028 :60280/1-60280/6.
[2]	CHEN Z L,HOU J,JIANG Z F.Theoretical study on thermal effect in Yb-doped double-clad high power fiber laser[J].Leaser Technology，2007，31(5):544-550(in Chinese).
[3]	YEH P,YARIV A,MAROM E.Theory of Bragg fiber[J].Journal of the Optical Society of America，1978,68(9):1196-1201.
[4]	FVRIER S,GAPONOV D D,ROY P,et al.High-power photonic-bandgap fiber laser [J].Optics Letters,2008,33(9):989-991.
[5]	CHENG X,XU J.Thermal and thermal-optical effects in high-power photonic crystal fiber lasers[J].Optical Engineering,2006,45(12):124204/1-124204/5.
[6]	LIMPERT J,SCHMIDT O,ROTHHARDT J,et al.High-power rode-type photonic crystal fiber laser[J].Optics Express,2005,13(4):1055-1058.
[7]	SU H,LI Y,LU K,et al.Wavelength tunable Yb3+-doped double-clad photonic crystal fiber laser[J].SPIE,2007,6823:682318/1-682318/7.
[8]	ORTA B,LECAPLAIN C,HIDEUR A,et al.High-power femtosecond Yb-doped single-polarization photonic crystal fiber laser[J].SPIE,2008,6873:687321/1-687321/6.
[9]	BOULLET J,ZAOUTER Y,DESMARCHELIER R,et al.94W ytterbium-doped single-mode rode-type photonic crystal fiber laser operating at 977nm[J].SPIE,2008,7195:719504/1-719504/10.
[10]	YANG H J,HU Y,LIU J X,et al.Research for light propagation chracteristics of Bragg fiber [J].Journal of Opoelectronics·Laser，2008，18(12):1410-1413(in Chinese).
[11]	CHEN H T,YANG H J,LIU P Sh,et al.Optimum design of low-loss hollow OmniGuide fibers[J].Optik,2010,121(23):2113-2116.
[12]	ZHU H T,LOU H Q,ZHOU J,et al.Experimental and theoretical study on designing of cooling device for the kilowatt-level double cladding fiber laser [J].Acta Physica Sinica,2008,57(8):4966-4971(in Chinese).

[1]	方刚 , 徐向涛 , 全恩臣 , 戴特力 , 范嗣强 , 张鹏 . 掺Yb3+双包层光纤激光器的研究进展. 激光技术, 2014, 38(2): 278-282. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2014.02.028
[2]	冯祝 , 万云芳 . LD端面抽运Nd：GGG激光器热效应研究. 激光技术, 2014, 38(3): 360-363. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2014.03.016
[3]	李隆 , 董武威 , 史彭 , 甘安生 , 许启明 . 高功率Yb：YAG微片激光器热效应研究. 激光技术, 2010, 34(1): 8-12. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2010.01.003
[4]	陈子伦 , 侯静 , 姜宗福 . 高功率掺镱双包层光纤激光器热效应理论研究. 激光技术, 2007, 31(5): 544-547,550.
[5]	黄云火 , 黄磊 , 张海涛 , 柳强 , 闫平 , 巩马理 . 水柱导引抽运光纤激光器端面热效应分析. 激光技术, 2009, 33(3): 225-227.
[6]	赖燔 , 杨华军 , 胡渝 , 刘长久 . 低损耗空芯布喇格光纤的优化设计. 激光技术, 2006, 30(3): 252-254.
[7]	张茂 , 任钢 , 刘文兵 , 夏惠军 , 刘全喜 , 钟鸣 . 透镜组耦合793nm LD抽运掺Tm3+光纤激光器. 激光技术, 2014, 38(3): 347-351. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2014.03.013
[8]	王德良 , 赵刚 , 路英宾 , 高剑波 , 陈德章 , 刘韵 , 卿光弼 , 古鸿仁 . 固体激光热致退偏效应的一种补偿方法. 激光技术, 2008, 32(6): 561-562,571.
[9]	李隆 , 史彭 , 李东亮 , 甘安生 , 白晋涛 . 高功率CO2激光器输出窗热效应的研究. 激光技术, 2004, 28(5): 510-513.
[10]	董武威 , 李隆 , 史彭 , 甘安生 , 许启明 . 光纤耦合LD端面抽运Nd：GdVO4晶体材料热效应分析. 激光技术, 2009, 33(6): 633-637. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2009.06.021
[11]	高俊超 , 朱长虹 , 李正佳 . 固态激光介质的热效应与光泵浦极限研究. 激光技术, 2004, 28(3): 271-274.
[12]	陈子伦 , 马厉克 , 姜宗福 , 曹涧秋 . LD端面抽运激光介质热效应的有限元分析. 激光技术, 2005, 29(5): 543-545.
[13]	冯杰 , 范宗学 , 单常亮 , 魏欣芮 , 吴琴 , 杨永佳 , 周自刚 . 基于热效应飞秒激光诱导LiNbO3表面结构的研究. 激光技术, 2015, 39(6): 869-872. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2015.06.029
[14]	赵臻 , 龙芋宏 , 黄宇星 , 张光辉 , 周辽 , 蔺泽 , 焦辉 , 黄平 . 水束导引高功率激光的热效应分析. 激光技术, 2023, 47(5): 672-677. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2023.05.015
[15]	徐仰彬 , 凌亚文 . 复合YVO4-Nd：YVO4激光晶体的超高斯热效应研究. 激光技术, 2009, 33(1): 80-82.
[16]	熊征 , 曾晓雁 . 化学反应热效应对激光熔凝区几何特征的影响. 激光技术, 2007, 31(5): 462-464,468.
[17]	崔莉军 , 陈星明 , 杨美霞 , 代俊 , 刘文兵 , 黄守彬 . 高能激光系统中不同材料合束镜的热效应分析. 激光技术, 2024, 48(2): 159-165. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2024.02.003
[18]	胡席远 , 胡伦骥 , 熊建钢 , 刘建华 , 骆红 , 陈祖涛 . 激光焊接中聚焦透镜热效应研究. 激光技术, 1998, 22(3): 188-190.
[19]	樊红英 , 张浩 , 赵琦 , 蒋泽伟 , 贾静 , 陈好 . 基于H-S波前传感器的高能激光材料热效应参量测试. 激光技术, 2018, 42(2): 201-205. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2018.02.012
[20]	陈星 , 葛亚琼 . Zr₆₅Al_7.5Ni₁₀Cu_17.5非晶合金激光熔凝的热效应模拟. 激光技术, 2020, 44(2): 202-205. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2020.02.011

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布喇格光纤激光器的光纤温度分布特性研究

作者简介: 陈海涛(1972-),男,副教授,硕士,研究方向为激光与光通信。Email:chqcht@sina.com

1. 宜宾学院物理与电子工程学院计算物理四川省高校重点实验室, 宜宾 644000;
2. 电子科技大学物理电子学院, 成都 610054

收稿日期: 2010-10-08
录用日期: 2010-12-01
网络出版日期: 2011-09-25

基金项目: 国家自然科学基金资助项目(60572079)

关键词:

摘要: 为了分析布喇格光纤激光器中光纤的温度分布特性,提出了布喇格光纤激光器中光纤的稳定热模型,通过热传输方程分析了其中的温度分布,并采用数值有限元法对布喇格光纤的温度分布和由此产生的热应力进行了数值研究,然后对热功率密度、光纤包层数和环境对流传热系数对光纤温度分布的影响进行了模拟计算。结果表明,表层温度远低于覆层材料的临界值300℃,而且纤芯和表面的温差大约10℃。研究结果有助于高功率布喇格光纤激光器的耐热设计。