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不同角度包层光剥离的理论与实验研究

王争 闫明鉴 尹路 王海林 韩志刚

王争, 闫明鉴, 尹路, 王海林, 韩志刚. 不同角度包层光剥离的理论与实验研究[J]. 中国光学(中英文), 2019, 12(5): 1124-1130. doi: 10.3788/CO.20191205.1124
引用本文: 王争, 闫明鉴, 尹路, 王海林, 韩志刚. 不同角度包层光剥离的理论与实验研究[J]. 中国光学(中英文), 2019, 12(5): 1124-1130. doi: 10.3788/CO.20191205.1124
WANG Zheng, YAN Ming-jian, YIN Lu, WANG Hai-lin, HAN Zhi-gang. Stripping of cladding light at different angles: theoretical and experimental studies[J]. Chinese Optics, 2019, 12(5): 1124-1130. doi: 10.3788/CO.20191205.1124
Citation: WANG Zheng, YAN Ming-jian, YIN Lu, WANG Hai-lin, HAN Zhi-gang. Stripping of cladding light at different angles: theoretical and experimental studies[J]. Chinese Optics, 2019, 12(5): 1124-1130. doi: 10.3788/CO.20191205.1124

不同角度包层光剥离的理论与实验研究

基金项目: 

国家重点研发计划项目 2017YFF0107103

国家自然科学基金项目 61875087

详细信息
    作者简介:

    王争(1993-), 男, 湖北鄂州人, 硕士研究生, 主要从事高功率光纤激光器方向的研究。E-mail:350666319@qq.com

    王海林(1961-), 男, 江苏南京人, 副教授, 硕士生导师, 主要从事高功率光纤激光器, 光纤传感方向的研究。E-mail:hailin@mail.njust.edu.cn

  • 中图分类号: TB133

Stripping of cladding light at different angles: theoretical and experimental studies

Funds: 

National Key Research and Development Program of China 2017YFF0107103

National Natural Science Foundation of China 61875087

More Information
  • 摘要: 光纤激光器中存在传输角度不同的包层光,为研究腐蚀型包层光剥离器(CLS)对各角度包层光的剥离效果,实验测量了光纤腐蚀段的散射系数,仿真分析了不同传输角度下包层光的剥离度与腐蚀长度的关系。为提供角度分布不同的包层光,搭建两套剥离器测试系统,分别对双包层光纤和无芯光纤制作的包层光剥离器进行实验。在双包层光纤实验中,两系统包层光的最大传输角由10°和8°变为3°12'和3°1',接近芯中光的最大传输角度为2°27';在无芯光纤实验中,两系统包层光的最大传输角由11°和8°变为2°9'和2°12',且随剥离度的增加,最大传输角度趋近于0°,即腐蚀型包层光剥离器能够基本剥离包层光。最后在波长为1 018 nm的同带泵浦激光器上对双包层光纤制作的腐蚀型包层光剥离器进行测试,在输入功率为1 136 W情况下,其剥离度为18.3 dB。

     

  • 图 1  剥离器模型示意图

    Figure 1.  Stripper model diagram

    图 2  不同传输角度包层光的剩余功率随腐蚀长度变化

    Figure 2.  Residual power of cladding light at different transmission angles varies with corrosion length

    图 3  发散角测量系统

    Figure 3.  Divergence angle measuring system

    图 4  不同传输角度包层光的剥离实验整体结构图,(a)为半导体激光器系统,(b)为光纤激光器系统

    Figure 4.  Overall structural diagram of the stripping test of cladding light at different transmission angles. (a)Semiconductor laser system and (b)fiber laser system

    图 5  剥离度与腐蚀长度关系的实验与仿真对比图

    Figure 5.  Experimental and simulation comparison graph of the relationship between the cladding light attenuation and the corrosion length

    图 6  系统B在不同剥离度下,不同角度包层光的功率密度占比

    Figure 6.  The ratio of the power density of the cladding light with different angles of the system B at different cladding light attenuation

    图 7  同带泵浦激光器剥离测试结构图

    Figure 7.  Stripping test structural diagram for tandem pumping laser

    图 8  同带泵浦实验输出功率和剥离度随输入功率变化曲线

    Figure 8.  Curves of output power and cladding light attenuation as a function of input power in the tandem pumping experiment

    图 9  输入功率为1 136 W时剥离器热像图

    Figure 9.  Thermal image of the CLS when the input power is 1 136 W

  • [1] 胡志涛, 陈晓龙, 何兵, 等.高功率光纤激光器包层光滤除器的温度场研究[J].中国激光, 2016, 43(7):0701004. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=zgjg201607005

    HU ZH T, CHEN X L, HE B, et al.. Temperature distribution of cladding light strippers in high power all-fiber lasers[J]. Chinese Journal of Lasers, 2016, 43(7):0701004.(in Chinese) http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=zgjg201607005
    [2] 朱心宇, 王国政, 王蓟, 等.大直径光纤端帽的制作与熔接[J].发光学报, 2015, 36(7):801-805. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/fgxb201507012

    ZHU X Y, WANG G ZH, WANG J, et al.. Production and splicing technology of large diameter fiber end cap[J]. Chinese Journal of Luminescence, 2015, 36(7):801-805.(in Chinese) http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/fgxb201507012
    [3] 张雪霞, 葛廷武, 丁星, 等.分布式抽运连续光纤激光器研究[J].发光学报, 2016, 37(9):1071-1075. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/fgxb201609007

    ZHANG X X, GE T W, DING X, et al.. Study of continuous fiber laser with distributed pump structure[J]. Chinese Journal of Luminescence, 2016, 37(9):1071-1075.(in Chinese) http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/fgxb201609007
    [4] 雷成敏, 谷炎然, 陈子伦, 等.高功率全光纤侧面抽运耦合器研究进展[J].光学 精密工程, 2018, 26(7):1561-1569. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/gxjmgc201807001

    LEI CH M, GU Y R, CHEN Z L, et al.. Developments of high power all-fiber side-pumping combiner[J]. Opt. Precision Eng., 2018, 26(7):1561-1569.(in Chinese) http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/gxjmgc201807001
    [5] 董繁龙, 赵方舟, 葛廷武, 等.全光纤激光器光束质量的优化[J].光学 精密工程, 2014, 22(4):844-849. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/gxjmgc201404005

    DONG F L, ZHAO F ZH, GE T W, et al.. Optimization of beam quality for all-fiber lasers[J]. Opt. Precision Eng., 2014, 22(4):844-849.(in Chinese) http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/gxjmgc201404005
    [6] 郝明明, 朱洪波, 秦莉, 等.百瓦级高亮度光纤耦合半导体激光模块的研制[J].发光学报, 2012, 33(6):651-659. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/fgxb201206016

    HAO M M, ZHU H B, QIN L, et al.. Research on high brightness fiber coupled diode laser module with hundred watts class output power[J]. Chinese Journal of Luminescence, 2012, 33(6):651-659.(in Chinese) http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/fgxb201206016
    [7] 肖虎.掺镱光纤激光级联泵浦技术研究[D].长沙: 国防科学技术大学, 2012.

    XIAO H. Study on tandem pumping technology of ytterbium-doped fiber lasers[D]. Changsha: National University of Defense Technology, 2012.(in Chinese)
    [8] 孙静, 邹淑珍, 陈寒, 等.高功率包层光剥离器最新研究进展[J].激光与光电子学进展, 2017, 54(11):110001. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=jgygdzxjz201711001

    SUN J, ZOU SH ZH, CHEN H, et al..Recent progress of high-power cladding light stripper[J]. Laser & Optoelectronics Progress, 2017, 54(11):110001.(in Chinese) http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=jgygdzxjz201711001
    [9] WETTER A, FAUCHER M, SÉVIGNY B. High power cladding light strippers[J]. Proceedings of SPIE, 2008, 6873:687327. doi: 10.1117/12.763003
    [10] GUO W, CHEN Z L, ZHOU H, et al.. Cascaded cladding light extracting strippers for high power fiber lasers and amplifiers[J]. IEEE Photonics Journal, 2014, 6(3):1501106. doi: 10.1109/JPHOT.2014.2320736
    [11] BABAZADEH A, NASIRABADR R, NOROUZEY A, et al.. Robust cladding light stripper for high-power fiber lasers using soft metals[J]. Applied Optics, 2014, 53(12):2611-2615. doi: 10.1364/AO.53.002611
    [12] BOEHME S, HIRTE K, FABIAN S, et al..CO2-laser-based coating process for high power fiber application[J]. Proceedings of SPIE, 2014, 8968:89680Z. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=CC0214509331
    [13] BOYD K, SIMAKOV N, HEMMING A, et al..CO2 laser-fabricated cladding light strippers for high-power fiber lasers and amplifiers[J]. Applied Optics, 2016, 55(11):2915-2920. doi: 10.1364/AO.55.002915
    [14] YIN L, YAN M J, HAN ZH G, et al.. High power cladding light stripper using segmented corrosion method:theoretical and experimental studies[J]. Optics Express, 2017, 25(8):8760-8776. doi: 10.1364/OE.25.008760
    [15] YAN M J, WANG ZH, MENG L Q, et al..Heat suppression of the fiber coating on a cladding light stripper in high-power fiber laser[J]. Applied Optics, 2018, 57(3):485-491. doi: 10.1364/AO.57.000485
    [16] YAN P, SUN J Y, HUANG Y SH, et al..Kilowatt-level cladding light stripper for high-power fiber laser[J]. Applied Optics, 2017, 56(7):1935-1939. doi: 10.1364/AO.56.001935
    [17] KLINER A, HOU K C, PLÒTNER M, et al..Fabrication and evaluation of a 500 W cladding-light stripper[J]. Proceedings of SPIE, 2013, 8616:86160N. doi: 10.1117/12.2001984
    [18] 马文军, 龚再仲.一种处理超光滑表面对软X射线散射问题的标量模型[J].光学机械, 1989(5):7-11. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-GXJM198905001.htm

    MA W J, GONG Z ZH. A scalar model for soft X-ray scattering from supers moothed surface[J]. Guangxue Jixie, 1989(5):7-11.(in Chinese) http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-GXJM198905001.htm
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-10-29
  • 修回日期:  2019-01-02
  • 刊出日期:  2019-10-01

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