一种掺镱光纤的纤芯吸收系数测试系统及方法技术方案

技术编号:19645911 阅读:56 留言:0更新日期:2018-12-05 20:07
本发明专利技术公开了一种掺镱光纤的纤芯吸收系数测试系统及方法。所述系统包括依次设置的光注入装置、滤模装置、以及光谱分析仪;所述待测掺镱光纤,其一端与所述光注入装置连接;其另一端与所述滤模装置连接。所述方法包括:(1)将待测掺镱光纤加载到所述系统,使其一端与所述光注入装置的芯径匹配的输出端连接,另一端与所述滤模装置芯径匹配的输入端连接;(2)采用调平的光谱分析仪实时监测600nm至1000nm的吸收光谱,并监测α系数;(3)调节被测光纤长度,直至α系数处于置信区间;计算此时的待测掺镱光纤长度下的915nm波长和976nm波长处的吸收系数作为待测光纤纤芯吸收系数。本发明专利技术测试结果准确可靠,一致性好。

A Testing System and Method for Fiber Core Absorption Coefficient of Yb-doped Fiber

The invention discloses a Yb-doped fiber core absorption coefficient testing system and method. The system comprises an optical injection device, a filter mode device and a spectral analyzer arranged in sequence; the Yb doped optical fiber to be measured is connected with the optical injection device at one end and the filter mode device at the other end. The method includes: (1) loading the Yb-doped optical fiber to the system, connecting one end of the system with the output terminal matching the core diameter of the optical injection device, and the other end with the input terminal matching the core diameter of the filter device; (2) real-time monitoring of absorption spectrum from 600 to 1000 nm using a leveled spectral analyzer, and monitoring alpha coefficient. (3) Adjust the length of the measured fiber until the alpha coefficient is in the confidence interval; calculate the absorption coefficients at 915 nm and 976 nm as the core absorption coefficients. The test result of the invention is accurate, reliable and has good consistency.

【技术实现步骤摘要】
一种掺镱光纤的纤芯吸收系数测试系统及方法
本专利技术属于光纤测试领域,更具体地,涉及一种掺镱光纤的纤芯吸收系数测试系统及方法。
技术介绍
掺镱光纤是指在光纤预制棒的芯棒部位掺入Yb3+离子,在光纤中掺入Yb3+离子的目的是使普通的被动传输光纤变为具有放大能力的主动光纤。Yb3+离子在石英玻璃中的吸收和发射截面直接影响掺Yb3+光纤激光器和放大器的荧光输出。掺镱光纤对915nm和976nm波长的光有非常强烈的吸收特性,915nm波长的吸收峰较小,但是吸收谱较宽,976nm吸收峰对应的吸收系数较大,但是吸收峰较窄。目前制备掺镱光纤的工艺方法主要分为液相掺杂和气相掺杂法。随着高功率掺镱光纤激光器市场的快速发展,对掺镱光纤的性能尤其是掺杂均匀性提出了更高的要求;同时随着大尺寸光纤预制棒工艺路线逐渐成熟,提高产能和光纤的一致性是关键重要的因素。要得到高的掺杂质量,需要对光纤的掺杂机理以及掺杂工艺进行深入的研究,掺镱光纤的吸收性能和掺杂均匀性对掺杂光纤的主动性功能有显著的影响。通过快速、有效的检测掺镱光纤的多点纤芯吸收系数,是直接评判光纤预制棒的吸收性能和均匀性的一种方法。掺镱光纤吸收系数分为纤芯吸收系数和包层吸收系数,而包层又分为内包层和外包层,影响因素包括损耗、包层形状以及几何尺寸,比较复杂。测试光纤的纤芯吸收系数亦可以测试圆形掺镱光纤,工艺实验时不需要打磨成八边形的光纤预制棒,进一步可降低实验研究成本和时间。而目前测量光纤吸收系数,主要是利用长光纤测试得到的纤芯吸收系数,会受到传输损耗、包层吸收及增益带来的影响,不能准确地评价纤芯的掺杂性能。采用短光纤进行测试,模式控制复杂,难以精确测试。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求,本专利技术提供了一种掺镱光纤的纤芯吸收系数测试系统及方法,其目的在于,采用短光纤结合滤模装置,实现掺镱光纤基模传输下纤芯吸收系数的测试,得到准确、重复性好的掺镱光纤纤芯吸收系数测试结果,由此解决现有的掺镱光纤吸收系数测试无法单纯测试纤芯吸收系数、结果不准确、一致性不高的技术问题。为实现上述目的,按照本专利技术的一个方面,提供了一种掺镱光纤的纤芯吸收系数测试系统,包括依次设置的光注入装置、滤模装置、以及光谱分析仪;所述待测掺镱光纤,其一端与所述光注入装置连接;其另一端与所述滤模装置连接;感兴趣波段的激光经所述光注入装置激发并注入所述待测掺镱光纤,经过滤模装置进入光谱分析仪,根据光谱分析仪输出的分析结果确定所述待测掺镱光纤的吸收系数。优选地,所述掺镱光纤的纤芯吸收系数测试系统,其滤模装置,为多通道光纤耦合器,包括多个输入端及其相应输出端,所述输入端为与待测光纤芯径匹配的裸光纤,用于与待测光纤通过纤芯对准熔接,所述输出端为截止波长小于900nm的截止波长光纤,所述输入端的裸光纤与相应的输出端的截止波长光纤拉锥后熔接耦合。优选地,所述掺镱光纤的纤芯吸收系数测试系统,其所述截止波长光纤为跳线。优选地,所述掺镱光纤的纤芯吸收系数测试系统,其所述光注入装置,包括超连续谱光源和多通道光纤耦合器;所述多通道光纤耦合器包括多根集成耦合跳线,其输入端为跳线头,输出端为裸光纤,用于筛选模式并匹配待测掺镱光纤。优选地,所述掺镱光纤的纤芯吸收系数测试系统,其所述超连续谱光源输出600~1000nm波长范围的激光。优选地,所述掺镱光纤的纤芯吸收系数测试系统,其所述系统还包括第一和/或第二包层模剥除装置;所述待测掺镱光纤,其一端与所述光注入装置熔接,其与光注入装置的熔接点置于第一个包层模剥除装置中;其另一端与所述滤模装置熔接,其与滤模装置的熔接点置于第二个包层模剥除装置中;两个包层模剥除装置相同,当待测光纤较短时,两个熔接点置于一个包层模剥除装置中。优选地,所述掺镱光纤的纤芯吸收系数测试系统,其所述包层模剥除装置,包括热传导材质凹槽,材质优选铜或铝;所述凹槽内注有高折射率液体胶水,所述胶水在589nm波长处的相对折射率≥1.47。按照本专利技术的另一个方面,提供了一种掺镱光纤的纤芯吸收系数测试方法,包括以下步骤:(1)将待测掺镱光纤加载到本专利技术提供的掺镱光纤的纤芯吸收系数测试系统,使其一端与所述光注入装置的芯径匹配的输出端连接,另一端与所述滤模装置芯径匹配的输入端连接;(2)采用调平的光谱分析仪实时监测600nm至1000nm的吸收光谱,并监测α系数;其中α系数按照如下方法计算:其中为测试长度的待测掺镱光纤在915nm波长处的光功率值,为标准长度的待测掺镱光纤在915nm波长处的光功率值,为测试长度的待测掺镱光纤在976nm波长处的光功率值,为标准长度的待测掺镱光纤在976nm波长处的光功率值;(3)调节待测光纤长度,直至α系数处于置信区间;计算此时的待测掺镱光纤长度下的915nm波长和976nm波长处的吸收系数作为待测光纤纤芯吸收系数;具体如下:其中ABS915为此时的待测掺镱光纤长度下的915nm波长处的纤芯吸收系数,ABS976为此时的待测掺镱光纤长度下的976nm波长处的纤芯吸收系数,L1为此时的待测掺镱光纤长度,L0为标准长度。优选地,所述掺镱光纤的纤芯吸收系数测试方法,其所述α系数的置信区间为[2.5,3.5]。优选地,所述掺镱光纤的纤芯吸收系数测试方法,其所述调平的光谱分析仪以所述滤模装置截止波长以下的无吸收波长范围为调平基段。总体而言,通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比,能够取得下列有益效果:本专利技术提供的系统和方法最大限度的排除了高次光模式带来的干扰,测试在满注入条件下基模传输时掺镱光纤的纤芯吸收系数,结果准确可靠,可重复性佳,一致性好。优选方案,兼测大芯径和普通芯径的掺镱光纤的纤芯吸收谱及在两个特征吸收峰波长的吸收系数可以测试多种类型的掺镱光纤,只需要更换匹配的滤模耦合光纤,全光路系统,系统搭建模块化,能够很好的保护系统,组装简单,操作员容易上手,后期维护也简单。同时,是掺镱光纤光学测试中较快的一个测试系统,能够及时反馈进而指导工艺,为高掺杂浓度掺镱光纤的研究、对提高产能及批次一致性提供了有效帮助。附图说明图1是本专利技术提供的掺镱光纤纤芯吸收系数测试系统结构示意图;图2是本专利技术实施例10/125掺镱光纤的纤芯吸收谱及在两个特征吸收峰波长的吸收系数;图3是本专利技术实施例20/125掺镱光纤的纤芯吸收谱及在两个特征吸收峰波长的吸收系数;图4是本专利技术实施例25/250掺镱光纤的纤芯吸收谱及在两个特征吸收峰波长的吸收系数。在所有附图中,相同的附图标记用来表示相同的元件或结构,其中:1为光注入装置,2为第一或第二包层模剥除装置,3为滤模装置,4为光谱分析仪。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术,并不用于限定本专利技术。此外,下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。本专利技术提供的掺镱光纤的纤芯吸收系数测试系统,如图1所示,包括依次设置的光注入装置、包层模剥除装置、滤模装置、以及光谱分析仪;所述待测掺镱光纤,其一端与所述光注入装置连接,优选与所述光注入装置的熔接,其与光注入装置的熔接点置于第一个包层模剥除装置中;其另一端与所述滤模装置连接,本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种掺镱光纤的纤芯吸收系数测试系统,其特征在于,包括依次设置的光注入装置、滤模装置、以及光谱分析仪;所述待测掺镱光纤,其一端与所述光注入装置连接;其另一端与所述滤模装置连接;感兴趣波段的激光经所述光注入装置激发并注入所述待测掺镱光纤,经过滤模装置进入光谱分析仪,根据光谱分析仪输出的分析结果确定所述待测掺镱光纤的纤芯吸收系数。

【技术特征摘要】
1.一种掺镱光纤的纤芯吸收系数测试系统,其特征在于,包括依次设置的光注入装置、滤模装置、以及光谱分析仪;所述待测掺镱光纤,其一端与所述光注入装置连接;其另一端与所述滤模装置连接;感兴趣波段的激光经所述光注入装置激发并注入所述待测掺镱光纤,经过滤模装置进入光谱分析仪,根据光谱分析仪输出的分析结果确定所述待测掺镱光纤的纤芯吸收系数。2.如权利要求1所述的掺镱光纤的纤芯吸收系数测试系统,其特征在于,所述滤模装置,为多通道光纤耦合器,包括多个输入端及其相应输出端,所述输入端为与待测光纤芯径匹配的裸光纤,用于与待测光纤通过纤芯对准熔接,所述输出端为截止波长小于900nm的光纤,所述输入端的裸光纤与相应的输出端的截止波长光纤拉锥后熔接耦合。3.如权利要求2所述的掺镱光纤的纤芯吸收系数测试系统,其特征在于,所述输出端截止波长小于900nm的光纤为跳线。4.如权利要求1所述的掺镱光纤的纤芯吸收系数测试系统,其特征在于,所述光注入装置,包括超连续谱光源和多通道光纤耦合器;所述多通道光纤耦合器包括多根集成耦合跳线,其输入端为跳线头,输出端为裸光纤,用于筛选模式并匹配待测掺镱光纤。5.如权利要求4所述的掺镱光纤的纤芯吸收系数测试系统,其特征在于,所述超连续谱光源能够输出600~1000nm波长范围的激光。6.如权利要求1所述的掺镱光纤的纤芯吸收系数测试系统,其特征在于,所述系统还包括第一和/或第二包层模剥除装置;所述待测掺镱光纤,其一端与所述光注入装置的熔接,其与光注入装置的熔接点置于第一包层模剥除装置中;其另一端与所述滤模装置熔接,其与滤模装置的熔接点置于第二包层模剥除装置中;两个包层模剥除装置相同,当待测光纤较短时,两...

【专利技术属性】
技术研发人员:孙程黄宏琪曹蓓蓓陶金金刘琦何亮张承炎王鹏蔡杰
申请(专利权)人:长飞光纤光缆股份有限公司
类型:发明
国别省市:湖北,42

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