高功率掺Tm3+光纤放大器热效应管理的泵浦方式优化理论研究

摘要：

基于主振荡功率放大器结构的高功率掺Tm3+光纤激光器是2μm波段高功率光纤激光器的主要实现形式,掺Tm3+光纤放大器(Thulium-doped fiber amplifier,TDFA)热效应管理的研究对于其输出激光功率的不断提升具有重要意义.本文主要对TDFA热效应管理的泵浦方式优化方面进行理论研究,利用龙格库塔法以及牛顿迭代法求解不同泵浦方式下TDFA的稳态速率方程,并根据热传导方程,模拟掺Tm3+光纤(Thulium-doped fiber,TDF)温度沿径向和轴向的分布.结合遗传算法理论,研究了分段泵浦方式,经过参数优化,在功率为5 W的2020 nm输入信号光、总功率为1000 W的793 nm激光泵浦、TDF吸收系数为3.1 dB/m条件下,将总长度为11 m的TDF分为2.4,2,2,2,2.6 m的5段进行泵浦,得到放大信号激光输出功率为284.5 W、斜率效率为28.45％、光纤外包层边界最高温度为86.28℃且温度总体分布均匀.与传统前向泵浦、双端泵浦方式下的TDFA相比,其热效应有明显改善.

关键词：掺Tm3+光纤放大器、热效应管理、分段泵浦、遗传算法

所属期刊栏目：41

分类号：O437(光学)

资助基金：国家自然科学基金61827818,61620106014,61975049

在线出版日期：2020-12-21（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：839-848