Модель разогрева волоконного лазера с учетом поглощения в полимерном слое

Постановка проблемы. Тепловая деградация полимерного покрытия кварцевых световодов является одним из основных факторов ограничения роста выходной мощности волоконных лазеров. Особенно актуальна эта проблема для промышленных лазерных волоконных блоков, в которых активное волокно заливается дополнительным полимерным слоем. Как оказалось, силиконовые полимеры могут поглощать часть излучения накачки и лазерной генерации, становясь вторичным источником разогрева и ускоряя термическую деградацию волоконного блока. Термические и оптические характеристики полимеров, используемых в волоконной оптике, важны для дальнейшего развития лазеров высокой мощности. 

Цель. Исследовать спектры оптического пропускания и коэффициенты поглощения излучения силиконовых полимеров, используемых в волоконной оптике, а также получить экспериментально и рассчитать теоретически распределение температуры в волоконном блоке в условиях лазерной генерации.

Результаты. Получены спектры пропускания полимеров, используемых в волоконной оптике, в ближнем ИК-диапазоне. Построены температурные зависимости коэффициентов поглощения излучения на рабочих длинах волн иттербиевого (1,06 мкм) и эрбиевого (1,55 мкм) волоконных лазеров. Предложен метод измерения температуры поверхности полимера в волоконном промышленном лазерном блоке. Проведено математическое моделирование разогрева лазерного волоконного блока. Дана оценка доли мощности оптической накачки, переходящей в тепло в условиях лазерной генерации.

Практическая значимость. При работе волоконного лазерного блока необходимо учитывать, что определенная доля мощности излучения накачки будет неизбежно поглощаться в полимерном слое, что приведет к его ускоренной деградации и выходу лазера из строя.