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高功率光纤激光器功率的数学模型与调谐特性仿真分析

564    2022-12-10

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作者:李威1, 王鸥1, 何金1, 齐霁1, 王占国2

作者单位:1. 国网辽宁省电力有限公司信息通信分公司,辽宁 沈阳 110004;
2. 中国科学院沈阳计算技术研究所有限公司,辽宁 沈阳 110168


关键词:高功率;光纤激光器;数学模型;调谐特性;掺铥离子;泵浦方式


摘要:

针对高功率光纤激光器功率的数学模型与调谐特性展开仿真分析。设计高功率可调谐掺铥离子光纤激光器结构,选取3H63H4泵浦方式,建立该光纤激光器功率数学模型,并对其调谐特性展开数值仿真分析。结果表明,在统一泵浦方式及所泵浦光纤的前提下,随掺杂光纤长度由2.3 m调谐到2. 8 m,光纤激光器的最高输出功率与激光峰值波长均明显上升;当激光传输损耗系数由0变化至0.02 m–1时,在相同光纤长度下,输出功率逐渐降低,当激光传输损耗系数为非0值时,随着光纤长度的增长激光器输出功率为先升后降趋势;在泵浦波长分别调谐为920,940,960 nm时,激光器最高输出功率依次出现在掺杂光纤长度为32,36,24 m时,在泵浦波长为960 nm时,输出功率对光纤长度最具敏感性。



Mathematical model and tuning characteristics simulation analysis of high power fiber laser
LI Wei1, WANG Ou1, HE Jin1, QI Ji1, WANG Zhanguo2
1. State Grid Liaoning Electric Power Co., Ltd., Information Communication Branch, Shenyang 110004, China;
2. Shenyang Institute of Computing Technology Co., Ltd., CAS, Shenyang 110168, China
Abstract: The mathematical model and tuning characteristics of high power fiber laser are simulated and analyzed. The structure of high-power tunable thulium doped fiber laser is designed, the 3H63H4 pumping mode is selected, the power mathematical model of the fiber laser is established, and its tuning characteristics are numerically simulated and analyzed. The results show that under the premise of unified pumping mode and pumped fiber, the maximum output power and laser peak wavelength of fiber laser increase significantly with the tuning of doped fiber length from 2.3 m to 2.8 m. When the laser transmission loss coefficient changes from 0 to 0.02 m–1, the output power decreases gradually under the same fiber length. When the laser transmission loss coefficient is non-0, the laser output power increases first and then decreases with the increase of fiber length. When the pump wavelength is tuned to 920, 940 and 960 nm respectively, the maximum output power of the laser appears in turn when the doped fiber length is 32, 36 and 24 m. When the pump wavelength is 960 nm, the output power is the most sensitive to the fiber length.
Keywords: high power;fiber laser;mathematical model;tuning characteristics;thulium-doped ion;pump way
2022, 48(11):168-173,179  收稿日期: 2021-06-30;收到修改稿日期: 2021-09-28
基金项目: 国家电网科技项目(2020YF-34)
作者简介: 李威(1980-),男,辽宁沈阳市人,高级工程师,硕士,主要从事通信工程工作
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