[发明专利]优化高功率光纤激光器热相关瞬态响应的方法

说明书

本发明公开了优化高功率光纤激光器热相关瞬态响应的方法，利用瞬态热传导方程仿真计算一定输出功率下半导体激光器温度的时间曲线；考虑半导体激光器输出中心波长的温度漂移，计算得到半导体激光器输出中心波长对时间的函数；然后根据计算得到的半导体激光器输出波长对时间的函数，对经典的光纤激光器速率方程组进行修正，并计算给定相关参数的高功率光纤激光器输出功率的时间曲线，得到瞬态响应时间；优化修改相关参数并计算，从而缩短高功率光纤激光器输出功率的瞬态响应时间。

技术领域

本发明属于高功率光纤激光器领域，具体涉及一种优化高功率光纤激光器热相关瞬态响应的方法。

背景技术

高功率光纤激光器由于其结构紧凑、转化效率高及光束质量好等优点被广泛应用于医疗、工业加工和军事国防等领域。在实际应用中，高功率光纤激光器瞬态响应往往会影响光纤激光器的使用性能。例如在激光焊接过程中，由于初始时段激光功率不足，从而导致被焊接材料熔深不足，使得焊接的次品率升高。

Wei T,Li J,Zhu J在《Theoretical and experimental study of transientresponse of the Yb-doped fiber amplifier[J]》(Chinese Optics Letters,2012,10(4):040605.)一文中研究了关于掺镱光纤放大器输出激光脉冲的瞬态响应问题。J.Zhu,T.Yang等人在《Reliability study of high brightness multiple single emitterdiode lasers[C]》(Diode Laser TechnologyApplications XIII,2015.)一文中研究了半导体激光器的热效应及其输出中心波长漂移的问题。关于由泵浦波长温漂移引起的连续光纤激光器的瞬态响应优化问题，还未见到相关研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种优化高功率光纤激光器热相关瞬态响应的方法，解决了由泵浦波长温漂移引起的连续光纤激光器的瞬态响应优化问题。

实现本发明目的的技术解决方案为：优化高功率光纤激光器热相关瞬态响应的方法，步骤如下：

步骤1、利用瞬态热传导方程仿真计算给定输出功率下半导体激光器温度的时间曲线；

步骤2、考虑半导体激光器输出中心波长的温度漂移，获得半导体激光器输出中心波长对时间的函数；

步骤3、根据半导体激光器输出中心波长对时间的函数，对经典的光纤激光器速率方程组进行修正，并计算给定相关参数的高功率光纤激光器输出功率的时间曲线，得到瞬态响应时间；

步骤4、优化修改相关参数并计算，从而缩短高功率光纤激光器输出功率的瞬态响应时间。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：

(1)首次提出由泵浦波长温漂移引起的连续光纤激光器的瞬态响应优化问题。

(2)首次提出优化相关参数的方法，并有效缩短了由泵浦波长温漂移引起的连续光纤激光器的瞬态响应时间。

附图说明

图1为本发明的优化高功率光纤激光器热相关瞬态响应的方法流程图。

图2为本发明实施1中参数优化前高功率光纤激光器输出功率的时间曲线图。

图3为本发明实施1中单独优化冷却温度后高功率光纤激光器输出功率的时间曲线图。

图4为本发明实施1中单独优化增益光纤纤芯掺杂浓度后高功率光纤激光器输出功率的时间曲线图。

图5为本发明实施1中单独优化增益光纤长度后高功率光纤激光器输出功率的时间曲线图。

具体实施方式