Impact of angular pump power distribution on double-clad fiber temperature and incidence on high-power fiber laser reliability

Les fibres à double gaine (DCF) que l'on trouve dans les lasers à fibre de classe kilowatt ont généralement une deuxième gaine en fluoroacrylate. À haute puissance, les dommages thermiques ou le vieillissement accéléré de ce matériau posent problème. La température de fonctionnement du revêtement en fluoroacrylate s'avère très sensible à la distribution de l'ouverture numérique (NA) de la lumière de pompe se propageant dans la fibre. La caractérisation de cet effet à l'aide d'une mesure de perte optique n'est pas pratique, car cette perte reste généralement très faible. La mesure de la température du revêtement en fonction d’une puissance d'entrée et une distribution de champ lointain donné est beaucoup plus sensible. En outre, elle donne directement les paramètres qui sont essentiels à la conception d'un laser à fibre de haute puissance. Un système de mesure de la pente thermique des DCF et des composants fibrés de haute puissance a été construit et testé. Ce système permet de varier la puissance d'entrée et la NA de la source haute puissance avec une épissure unique au dispositif testé. Pour ce faire, différents types de diodes de pompe couplés à la fibre sont épissés aux entrées d'un combinateur de pompe. Des fibres coniques sont utilisées pour ajuster finement la NA des sources. En activant différentes diodes, la NA de la lumière de pompe injectée peut être modifiée. La pente thermique pour une NA donnée peut alors être mesurée à l'aide d'une caméra thermique et d'une puissance-mètre. Les mesures montrent des pentes thermiques différentes de la DCF avant et après un test de chaleur humide. Les variations de la pente thermique sont plus marquées lorsque l'appareil fonctionne à une ouverture numérique élevée. (En anglais seulement)

E. Brown-Dussault, S. Boudreau, P. M. Belzile, D. Faucher, and M. Faucher "Impact of angular pump power distribution on double-clad fiber temperature and incidence on high-power fiber laser reliability", Proc. SPIE 10899, Components and Packaging for Laser Systems V, 108990Q (4 March 2019); https://doi.org/10.1117/12.2510374