用于测试双包层增益光纤泵浦吸收系数的方法技术

本发明专利技术公开了一种用于测试双包层增益光纤泵浦吸收系数的方法，该方法包括(1)选取初始长度L0≤2m的待测双包层增益光纤，与传能光纤熔接，将泵浦光源耦合进入传能光纤的内包层中；(2)切割待测双包层增益光纤，测试L1长度下泵浦光源中不同波长的泵浦光的输出功率；(3)重复步骤(2)，获得待测双包层增益光纤长度分别为L2、L3……LN时不同波长的泵浦光的输出功率；(4)找出待测波长的光的剩余泵浦光功率，测得待测双包层增益光纤对该待测波长的光的泵浦吸收系数。本发明专利技术的方法可消除测试双包层增益光纤泵浦吸收系数时由于模式扰动带来的测试结果不稳定、可大幅提高测试结果准确度和精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光纤激光器领域，涉及增益光纤对栗浦光吸收特性的测试方法，尤其涉及一种用于测试双包层增益光纤栗浦吸收系数的方法。
技术介绍
与一般的激光器相比，光纤激光器在光束质量、体积、重量、效率、散热等方面均有明显优势，已经成为激光器领域最热门的研究方向之一。早期的光纤激光器中常采用单包层增益光纤，其栗浦光和信号光均在纤芯中传输，由于纤芯的直径和数值孔径均很小，这使得注入增益光纤的栗浦光总功率受到限制，制约了光纤激光器的功率提升。双包层增益光纤的结构包括纤芯、内包层和外包层，其特点是栗浦光在其内包层中传输，而信号光仍在纤芯中传输。栗浦光在内包层传输的过程中会不断经过纤芯，进而被纤芯中的掺杂粒子吸收并转换为信号激光。由于双包层光纤的内包层直径和数值孔径远大于纤芯的直径和数值孔径，大幅度降低了对栗浦光数值孔径的要求，使得耦合进入增益光纤的栗浦光功率大幅度提升，进而提高光纤激光器的输出功率。测试双包层光纤的栗浦吸收系数，对于光纤拉制工艺、光纤激光器的搭建和非线性效应的抑制有重要的意义。目前已有的双包层光纤栗浦吸收测试方法有国标GB-T15972.40-2008、申请号为CN201010226491.3的中国专利文献等，该专利文献的基本思路是选取较长的待测光纤(3m?10m)，改变增益光纤的长度，测得剩余栗浦光的功率差值或光谱差值，并据此计算出光纤的栗浦吸收系数。然而较长的增益光纤会导致模式扰动现象，即由于光纤本身的应力和温度等状态，导致吸收系数在沿光纤传输方向呈不稳定性，测试结果的误差随光纤长度的增长变大，尤其对于吸收截面较大的波长，这种现象更为明显，因此，上述文献中的方法均不能直接测试出吸收截面较大的波长对应的栗浦吸收系数。而另一方面，采用吸收截面较大的波长栗浦增益光纤，可以有效缩短增益光纤的长度，抑制非线性效应，对于实现高功率激光输出具有重要意义。例如，掺镱光纤在976nm处的吸收系数很大，在搭建高功率光纤激光器时，米用976nm栗浦可以更好的抑制非线性效应，然而这些方法却不能给出增益光纤在976nm处的吸收系数。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种可消除由于模式扰动带来的测试结果不稳定、大幅提高测试结果准确度和精度、有效抑制放大自发辐射的用于测试双包层增益光纤栗浦吸收系数的方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案:一种用于测试双包层增益光纤栗浦吸收系数的方法，包括以下步骤:(I)选取初始长度LqS 2m的待测双包层增益光纤，先将所述待测双包层增益光纤与一传能光纤熔接，所述传能光纤为双包层光纤，然后将栗浦光源耦合进入所述传能光纤的内包层中，向所述待测双包层增益光纤进行传输；(2)自所述待测双包层增益光纤的输出端向所述传能光纤方向进行切割，切割位置位于所述待测双包层增益光纤上，切断的光纤长度为1cm?20cm，切断后，将所得待测双包层增益光纤的输出端通过裸纤适配器与光谱仪连接，测试待测双包层增益光纤的长度为L1时的输出光功率谱，即不同波长的栗浦光对应的输出功率，设为输出功率组P 1；(3)重复步骤(2)，设切割总数为N(包括第一次)，取N多7次，得到待测双包层增益光纤长度分别为L2、L3……Ln时不同波长的栗浦光对应的输出功率，记为输出功率组P 2、Pa......Pn;(4)从上述获得的输出功率组ΡρΡ2、Ρ3……Pn中找出待测波长的栗浦光的输出功率，即对应待测波长的剩余栗浦光功率，统计剩余栗浦光功率与待测双包层增益光纤长度的变化规律，采用线性拟合法得出对应待测波长的栗浦光吸收系数，即为待测双包层增益光纤对该待测波长的光的栗浦吸收系数。上述的用于测试双包层增益光纤栗浦吸收系数的方法中，优选的，所述待测双包层增益光纤的初始长度L。为:1m彡LqS 2m。上述的用于测试双包层增益光纤栗浦吸收系数的方法中，更优选的，所述待测双包层增益光纤的初始长度L。为:1m彡L。彡1.5m。上述的用于测试双包层增益光纤栗浦吸收系数的方法中，优选的，所述栗浦光源为宽谱栗浦光源，所述宽谱栗浦光源的谱宽至少覆盖所述待测双包层增益光纤的增益吸收区，且所述宽谱栗浦光源的光谱功率密度不超过I yW/nm。上述的用于测试双包层增益光纤栗浦吸收系数的方法中，优选的，所述栗浦光源在耦合进入所述传能光纤内包层时的数值孔径不小于所述传能光纤内包层的数值孔径。上述的用于测试双包层增益光纤栗浦吸收系数的方法中，优选的，所述传能光纤的纤芯直径、纤芯数值孔径、内包层外径、内包层数值孔径与所述待测双包层增益光纤的纤芯直径、纤芯数值孔径、内包层外径、内包层数值孔径对应相等。本专利技术的方法中，待测双包层增益光纤的结构包括纤芯、内包层和外包层，其中掺杂区域位于纤芯内，传能光纤与待测双包层增益光纤的区别仅在于传能光纤的纤芯中未掺杂增益离子。本专利技术的方法中，在待测双包层增益光纤中，栗浦光在其内包层中传输，信号光在纤芯传输。与现有技术相比，本专利技术的优点在于:1.本专利技术所用待测光纤的初始总长度彡2m，相比现有技术的3m?10m，大幅度减少了栗浦光在光纤中的传输距离，可以消除由于模式扰动带来的测试结果不稳定，大幅度提高了测试结果的准确度，特别是可以用于测试吸收截面较大的波长所对应的吸收系数，这对于搭建高功率光纤激光器具有重要意义。2.本专利技术采用多次截断的方法，获得多组输出光谱和对应的增益光纤长度，统计特定波长剩余栗浦光与增益光纤长度的变化规律，用线性拟合法得出该波长的栗浦吸收系数，可以进一步提高测试结果的精度。3.本专利技术采用的宽谱光源其光谱功率密度不超过I μ W/nm，这样可以有效地抑制放大的自发辐射(ASE)效应，消除ASE效应对光纤测试结果的影响，提高测试结果的可信度。【附图说明】图1为本专利技术实施例中测试系统的结构示意图。图2为本专利技术实施例1中双包层增益光纤的吸收测试结果。图3为本专利技术实施例2中剩余栗浦光功率与双包层增益光纤长度的关系。图例说明:1、宽谱光源尾纤；2、第一透镜；3、第二透镜；4、传能光纤；5、熔接点；6、待测双包层增益光纤。【具体实施方式】以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本专利技术作进一步描述，但并不因此而限制本专利技术的保护范围。以下实施例中所采用的材料和仪器均为市售。—种本专利技术的用于测试双包层增益光纤栗浦吸收系数的方法，包括以下步骤:1、栗浦光数值孔径变换系统的组建与调整步骤(通常采用该方法组建测试系统，但并不限于此)本专利技术采用带光纤尾纤输出的宽谱光源作为栗浦光源，通常情况下光源的输出尾纤的数值孔径与待测双包层增益光纤不同，需要通过如图1所示的双透镜系统变换栗浦光的数值孔径，使得在栗浦光耦合进入传能光纤4时其数值孔径不小于传能光纤4内包层的数值孔径。首先将宽谱光源尾纤I (即宽谱光源的输出光纤)的输出端放在第一透镜2的焦点上，调整第一透镜2与宽谱光源尾纤I的位置使得输出光束准直；然后调整第二透镜3使得准直光束的光轴与第二透镜3的主轴重合，第二透镜3将使得准直光束汇聚；接着将传能光纤4的一端切平角，并将其中用五维调节支架夹持，将另一端也切平角，并用功率计监测输出功率，调整光纤的空间位置以及俯仰、摇摆使得输出功率最大，这时调整完成。其中第一透镜和第二透镜的焦距匕和￡2应满足如下关系:tan (本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于测试双包层增益光纤泵浦吸收系数的方法，包括以下步骤：(1)选取初始长度L0≤2m的待测双包层增益光纤，先将所述待测双包层增益光纤与一传能光纤熔接，所述传能光纤为双包层光纤，然后将泵浦光源耦合进入所述传能光纤的内包层中，向所述待测双包层增益光纤进行传输；(2)自所述待测双包层增益光纤的输出端向所述传能光纤方向进行切割，切割位置位于所述待测双包层增益光纤上，切断的光纤长度为10cm～20cm，切断后，将所得待测双包层增益光纤的输出端通过裸纤适配器与光谱仪连接，测试待测双包层增益光纤的长度为L1时的输出光功率谱，即不同波长的泵浦光对应的输出功率，设为输出功率组P1；(3)重复步骤(2)，设切割总数为N，取N≥7次，得到待测双包层增益光纤长度分别为L2、L3……LN时不同波长的泵浦光对应的输出功率，记为输出功率组P2、P3……PN；(4)从上述获得的输出功率组P1、P2、P3……PN中找出待测波长的泵浦光的输出功率，即对应待测波长的剩余泵浦光功率，统计剩余泵浦光功率与待测双包层增益光纤长度的变化规律，采用线性拟合法得出对应待测波长的泵浦光吸收系数，即为待测双包层增益光纤对该待测波长的光的泵浦吸收系数。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孔令超，冷进勇，郭少锋，周朴，许晓军，姜宗福，陈金宝，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科学技术大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43