高功率双包层掺铥光纤放大器温度分布特性

张海伟; 盛泉; 史伟; 白晓磊; 付士杰; 姚建铨

doi:10.3788/IRLA201746.062200

高功率双包层掺铥光纤放大器温度分布特性

doi: 10.3788/IRLA201746.062200

张海伟^1,2,
盛泉^1,2,
史伟^1,2,
白晓磊^1,2,
付士杰^1,2,
姚建铨^1,2

1.
天津大学精密仪器与光电子工程学院,天津 300072;
2.
天津大学光电信息技术教育部重点实验室,天津 300072

基金项目:

国家高技术研究发展计划（2014AA041901）;国家自然科学基金（61335013，61275102）;天津市科技支撑重点项目（2015ZDJS02001）;山东自主创新与成果转化项目（2014ZZCX04212）

详细信息

作者简介:
张海伟(1988-),男,博士生,主要从事光纤激光器和光纤传感方面的研究。Email:zhanghaiwei@tju.edu.cn;史伟(1964-),男,教授,博士生导师,主要从事光纤激光器、非线性光学和太赫兹方面的研究。Email:shiwei@tju.edu.cn

张海伟(1988-),男,博士生,主要从事光纤激光器和光纤传感方面的研究。Email:zhanghaiwei@tju.edu.cn;史伟(1964-),男,教授,博士生导师,主要从事光纤激光器、非线性光学和太赫兹方面的研究。Email:shiwei@tju.edu.cn

中图分类号: TN248

Thermal distribution characteristic of high-power laser double-cladding Thulium-doped fiber amplifier

1.
College of Precision Instrument and Opto-electronics Engineering,Tianjin University,Tianjin 300072,China;
2.
Key Laboratory of Opto-electronics Information Technology,Ministry of Education,Tianjin University,Tianjin 300072,China

摘要: 通过对普适于不同内包层边界条件下的热传导方程进行推导和求解，得到了不同内包层形状的双包层增益光纤所对应的掺铥光纤放大器的三维热分布。计算结果表明，双包层光纤不同内包层形状可导致纤芯处的温度差高达107 K。同时，信号光与泵浦光功率的比值决定了温度最高点和熔接点的距离，在泵浦光功率为100 W、信号光功率为10 mW的情况下，两者之间的距离可达30 cm。通过分析不同内包层形状的双包层光纤的径向与轴向的热分布情况发现，相较于其他内包层形状的双包层光纤，偏芯型双包层掺铥光纤因其具有较低的最高温度、较高的泵浦效率和高斯型横截面热分布而较适用于掺铥光纤放大器。
- 掺铥光纤放大器 /
- 热效应 /
- 双包层光纤 /
- 解析模型
Abstract: The three-dimension thermal distributions in double-cladding high-power Thulium-doped fiber amplifier(TDFA) with different inner-cladding shapes were achieved by solving the analytical thermal conductive equation with different inner-cladding boundary conditions. It indicates that the temperature difference induced by the overlap factor of double-cladding fibers(DCFs) with different inner-cladding shapes can be up to 107 K in the core. Moreover, the distance between the splice point and the position with maximum temperature relies on the ratio of the seed power to pump power and it can be 30 cm when pumped with 100 W and seeded with 10 mW. By analyzing the transverse and longitudinal thermal distribution, it is demonstrated that the offset DCF may be a better choice for TDFA due to its lower maximum temperature, high pump efficiency and Gaussian thermal distribution on the cross-section.
- Tm-doped fiber amplifiers /
- thermal effects /
- double-cladding fiber /
- analytical model

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高功率双包层掺铥光纤放大器温度分布特性

doi: 10.3788/IRLA201746.062200

Thermal distribution characteristic of high-power laser double-cladding Thulium-doped fiber amplifier

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高功率双包层掺铥光纤放大器温度分布特性

doi: 10.3788/IRLA201746.062200

1. 天津大学精密仪器与光电子工程学院,天津 300072;

2. 天津大学光电信息技术教育部重点实验室,天津 300072

English Abstract

Thermal distribution characteristic of high-power laser double-cladding Thulium-doped fiber amplifier

1. College of Precision Instrument and Opto-electronics Engineering,Tianjin University,Tianjin 300072,China;

2. Key Laboratory of Opto-electronics Information Technology,Ministry of Education,Tianjin University,Tianjin 300072,China

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高功率双包层掺铥光纤放大器温度分布特性

doi: 10.3788/IRLA201746.062200

1. 天津大学 精密仪器与光电子工程学院,天津 300072; 2. 天津大学 光电信息技术教育部重点实验室,天津 300072

English Abstract

Thermal distribution characteristic of high-power laser double-cladding Thulium-doped fiber amplifier

1. College of Precision Instrument and Opto-electronics Engineering,Tianjin University,Tianjin 300072,China; 2. Key Laboratory of Opto-electronics Information Technology,Ministry of Education,Tianjin University,Tianjin 300072,China

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1. 天津大学精密仪器与光电子工程学院,天津 300072;

2. 天津大学光电信息技术教育部重点实验室,天津 300072

1. College of Precision Instrument and Opto-electronics Engineering,Tianjin University,Tianjin 300072,China;

2. Key Laboratory of Opto-electronics Information Technology,Ministry of Education,Tianjin University,Tianjin 300072,China