[发明专利]一种评测大功率光纤激光器熔点质量的方法

权利要求书

1.一种评测大功率光纤激光器熔点质量的方法，其特征在于，所述方法包括：

获取大功率光纤激光器模型参数；

根据所述模型参数建立光纤的熔点温升模型；所述熔点温升模型包括速率方程理论模型和增益光纤温度理论模型；所述增益光纤温度理论模型中包括致热因子；所述致热因子表示信号光与泵浦光在熔点处将激光能量转化为热负载的比率；所述增益光纤温度理论模型为：

其中，表示光纤温度的变化量，表示柱坐标下的坐标参数，表示热传导系数，下标i = 1 , 2，3，分别表示纤芯、内包层和涂覆层的参数， Q代表了光纤内自身产生的热量，代表了光纤与外界进行交换的热量； Q表示沿纤芯内部纵向分布的热源，代表纤芯半径，为增益光纤长度；和分别表示多个泵浦波长和信号波长，和代表泵浦光的吸收和发射截面，代表信号光的传输损耗；分别代表光纤的纤芯、内包层和涂覆层的热导率，T₀为环境温度，N₀为稀土离子掺杂浓度，N₂为激发态掺杂离子浓度，A_p为包层区域面积，P_p为泵浦功率，I_s为信号光功率密度；为光纤侧面的法线向量，代表涂覆层的半径，温度T_am代表水冷板的制冷温度，在模型验证实验中为20℃，温度T代表涂覆层侧面的温度，h代表制冷系统的换热系数；为光纤熔点端面的法线向量，代表内包层的半径，P_p代表熔点处泵浦功率，P_s代表熔点处的信号光功率，A_clad代表内包层的端面面积，A_core代表纤芯的端面面积，STF为所述致热因子；

通过在预先搭建的纤芯温度测量平台中设置不同的泵浦功率，得到多组对应的熔点温度和信号光功率的测量值；

求解所述熔点温升模型，得到关于熔点温度和熔点信号光功率的多组计算数据，根据所述多组计算数据，以及所述熔点温度和信号光功率的测量值，通过数据拟合得到所述致热因子；

根据所述致热因子评测所述光纤的熔点质量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述速率方程理论模型中光纤激光器的光纤激光速率方程为：

其中，、代表泵浦波长的起始波长和终止波长，和代表信号波长的起始波长和终止波长；和分别代表泵浦光和信号光的功率，其中±号表示沿光纤的传播方向；和代表信号光的吸收和发射截面，和分别代表掺杂区域与泵浦光和信号光的光场模式之间的重叠因子，代表泵浦光的传输损耗，N为离子掺杂浓度， A_eff为有效模场面积，c为真空中光速， 为普朗克常数，公式表示自发辐射项对功率增长的贡献。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述大功率光纤激光器中为双向泵浦时，所述速率方程理论模型中所述双向泵浦的振荡器的边界条件为：

其中和分别为高反射光栅和低反射光栅与波长相关的反射率，和分别表示前向注入的泵浦功率和反向注入的泵浦功率；对于所述双向泵浦中的前向泵浦，为0；对于所述双向泵浦中的后向泵浦，为0。