一种光热弱吸收测试装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种光热弱吸收测试装置及方法，属于光学元件吸收率的测试技术领域，所述光热弱吸收测试装置包括第一光源、第二光源、微调平台及探测器，待测样品放置于所述微调平台上。通过微调平台调节待测样品的位置，使所述第一光源发出的泵浦光经过所述待测样品的中心轴且聚焦到所述待测样品的预设待测点，使所述第二光源发出的探测光也经过所述待测样品的中心轴且聚焦到所述预设待测点，且所述探测光的聚焦光斑面积大于所述泵浦光的聚焦光斑面积，透过所述待测样品的探测光入射至所述探测器。本发明专利技术实施例提供的光热弱吸收测试装置及方法有效地实现了对光纤或光纤预制棒等折射率呈轴对称分布的光学结构的光热弱吸收特性的测试。

Light thermal weak absorption test device and method

The present invention provides a thermal testing device and method of weak absorption, which belongs to the field of testing technology of optical element absorption rate, the thermal weak absorption test device comprises a first light source, a second light source, fine tuning platform and detector, the sample is placed on the fine tuning platform. Adjust the sample position by fine tuning platform, the pump to make the first light passing through the sample axis and focus to the preset point to be measured sample detection, to make the second light source light passing through the sample center axis and focus to the preset point to be measured, the focused beam area and the probe is larger than the focal spot area of pump, through the sample to be detected by detecting light incident to the detector. The test device and the method provided by the embodiment of the invention can effectively realize the test of the light and heat absorption characteristic of the optical structure with the refractive index of the optical fiber or the optical fiber preform rod which is axially symmetrical.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光学元件吸收率的测试
，具体而言，涉及一种光热弱吸收测试装置及方法。
技术介绍
光纤激光器具有效率高、散热好、输出光束质量高、结构紧凑、易于维护等诸多优点，被广泛应用于通信、工业、军事、医疗等各个领域。随着应用领域的扩大和实际需求的提高，促使激光器输出功率不断提高。光纤激光器的增益介质是有源光纤，有源光纤的光学及材料特性决定了光纤激光器的输出能力和使用性能，而光纤是光纤预制棒在高温下拉制得到的，预制棒的质量决定了光纤的质量。有源光纤芯部掺杂均匀性及可能出现的各种缺陷(如杂质、色心等)对光纤性能有很大影响，掺杂不均匀会导致光纤内泵浦光和信号光能量分布不均匀，缺陷可能会成为吸收奇异点，导致光纤损坏。因此，对上述两个参数进行表征，了解光纤或光纤预制棒的掺杂均匀性和吸收缺陷吸收水平及分布情况，对改进光纤或光纤预制棒的制备工艺、提升元器件性能有非常重要的意义。然而，目前尚没有对预制棒及成品光纤掺杂均匀性和吸收缺陷检测的手段。纤芯掺杂离子对激光的吸收水平高于基材(熔石英)，可以通过测量光纤或光纤预制棒的吸收均匀性判断掺杂均匀性，通过检测纤芯部分的吸收水平异常来判断吸收缺陷。材料的微弱吸收水平一般采用光热弱吸收设备表征。但是现有的光热弱吸收测试设备的测试对象是折射率均匀分布的光学材料或膜层，若直接用来测试光纤或光纤预制棒等折射率呈轴对称分布的光学结构，会造成泵浦光和探测光在上述光学结构的内部多次反射或折射，由于探测光和泵浦光波长相差较大，在光纤内部很可能因折、反射导致传输路径不同，焦斑很可能不再重合，此时，接收设备所探测到的结果无法反应上述光学结构真实的材料特性，可靠性较差。另外同样重要的一点是，由于携带吸收信息的探测光被多次折、反射，其出射位置一般都会偏离接收设备的接收面，且偏离量通常会随测试位置的变化而变化，从而使接受面接收不到完整的信号光斑而影响探测结果。因此，采用现有热吸收测试设备无法可靠地完成对光纤或光纤预制棒等折射率呈轴对称分布的光学结构的光热弱吸收性能的测试工作。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种光热弱吸收测试装置及方法，能够有效地实现对光纤及光纤预制棒等折射率呈轴对称分布的光学结构的光热弱吸收性能测试。为了实现上述目的，本专利技术实施例采用的技术方案如下：第一方面，本专利技术实施例提供了一种光热弱吸收测试装置，包括：第一光源、第二光源、微调平台及探测器，待测样品放置于所述微调平台上，所述待测样品为中心轴对称结构，所述待测样品的折射率呈轴对称分布；所述第一光源发出的泵浦光经过所述待测样品的中心轴且聚焦到所述待测样品的预设待测点，所述第二光源发出的探测光也经过所述待测样品的中心轴且聚焦到所述预设待测点，所述探测光的聚焦光斑面积大于所述泵浦光的聚焦光斑面积，透过所述待测样品的探测光入射至所述探测器；所述微调平台用于调节所述待测样品的位置，以使得所述泵浦光与所述探测光均聚焦到所述预设待测点；所述探测器用于根据所接收到的探测光得到所述待测样品对所述泵浦光的吸收。结合第一方面，本专利技术还提供了第一方面的第一种可能实施方式，其中，所述第一光源发出的泵浦光与所述待测样品的中心轴成第一预设夹角入射，所述第二光源发出的探测光与所述待测样品的中心轴成第二预设夹角入射，所述第一预设夹角的大小与所述第二预设夹角的大小均大于等于85度小于等于90度。结合第一方面或第一方面的第一种可能实施方式，本专利技术还提供了第一方面的第二种可能实施方式，其中，所述光热弱吸收测试装置还包括对准监测模块，所述对准监测模块用于接收透过所述待测样品的泵浦光以辅助校准入射到所述待测样品上的泵浦光的方向，所述第一光源发出的泵浦光入射到所述待测样品，透过所述待测样品的泵浦光入射到所述对准监测模块。结合第一方面的第二种可能实施方式，本专利技术还提供了第一方面的第三种可能实施方式，其中，所述第一光源与所述待测样品之间设置有第一扩束整形模块，用于将所述泵浦光聚焦到所述待测样品的预设待测点，所述第二光源与所述待测样品之间设置有第二扩束整形模块，用于将所述探测光聚焦到所述待测样品的预设待测点；所述第一光源发出的泵浦光经过所述第一扩束整形模块的整形会聚处理后聚焦到所述待测样品的预设待测点；所述第二光源发出的探测光经过所述第二扩束整形模块的整形会聚处理后聚焦到所述待测样品的预设待测点。结合第一方面的第三种可能实施方式，本专利技术还提供了第一方面的第四种可能实施方式，其中，所述光热弱吸收测试装置还包括反射镜，所述反射镜设置于所述第二扩束整形模块与所述待测样品之间，所述反射镜用于将经过第二扩束整形模块整形会聚后的探测光反射到所述待测样品的预设待测点上聚焦。结合第一方面的第四种可能实施方式，本专利技术还提供了第一方面的第五种可能实施方式，其中，所述探测器包括滤波模块、光电转换模块及信号分析模块，所述滤波模块、所述光电转换模块及所述信号分析模块依次耦合，透过所述待测样品的探测光经过所述滤波模块的滤波处理后进入所述光电转换模块，经所述光电转换模块转换为电信号并发送到所述信号分析模块。第二方面，本专利技术实施例提供还提供了一种光热弱吸收测试方法，应用于上述的光热弱吸收测试装置，所述方法包括：通过所述微调平台调节所述待测样品的位置，以使所述第一光源发出的泵浦光经过所述待测样品的中心轴且聚焦到所述待测样品的预设待测点，使所述第二光源发出的探测光也经过所述待测样品的中心轴且聚焦到所述预设待测点，其中，所述探测光的聚焦光斑面积大于所述泵浦光的聚焦光斑面积；所述探测器接收并分析透过所述待测样品的探测光，以得到所述待测样品对所述泵浦光的吸收。结合第二方面，本专利技术还提供了第二方面的第一种可能实施方式，其中，所述方法还包括：按预设规则控制所述微调平台以调节所述待测样品的位置，依次使得所述泵浦光及所述探测光均聚焦到所述待测样品的多个预设待测点上；所述探测器依次接收并分析透过所述待测样品的探测光，以得到每一个所述预设待测点处所述待测样品对所述泵浦光的吸收。结合第二方面的第一种可能实施方式，本专利技术还提供了第二方面的第二种可能实施方式，其中，所述多个预设待测点分布于所述待测样品的一个预设截面上，其中，所述预设截面为所述待测样品的与所述中心轴垂直的截面。结合第二方面的第一种可能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光热弱吸收测试装置，其特征在于，包括：第一光源、第二光源、微调平台及探测器，待测样品放置于所述微调平台上，所述待测样品为中心轴对称结构，所述待测样品的折射率呈轴对称分布；所述第一光源发出的泵浦光经过所述待测样品的中心轴且聚焦到所述待测样品的预设待测点，所述第二光源发出的探测光也经过所述待测样品的中心轴且聚焦到所述预设待测点，所述探测光的聚焦光斑面积大于所述泵浦光的聚焦光斑面积，透过所述待测样品的探测光入射至所述探测器；所述微调平台用于调节所述待测样品的位置，以使得所述泵浦光与所述探测光均聚焦到所述预设待测点；所述探测器用于根据所接收到的探测光得到所述待测样品对所述泵浦光的吸收。

【技术特征摘要】
1.一种光热弱吸收测试装置，其特征在于，包括：第一光源、
第二光源、微调平台及探测器，待测样品放置于所述微调平台上，
所述待测样品为中心轴对称结构，所述待测样品的折射率呈轴对称
分布；
所述第一光源发出的泵浦光经过所述待测样品的中心轴且聚焦
到所述待测样品的预设待测点，所述第二光源发出的探测光也经过
所述待测样品的中心轴且聚焦到所述预设待测点，所述探测光的聚
焦光斑面积大于所述泵浦光的聚焦光斑面积，透过所述待测样品的
探测光入射至所述探测器；
所述微调平台用于调节所述待测样品的位置，以使得所述泵浦
光与所述探测光均聚焦到所述预设待测点；
所述探测器用于根据所接收到的探测光得到所述待测样品对所
述泵浦光的吸收。
2.根据权利要求1所述的光热弱吸收测试装置，其特征在于，
所述第一光源发出的泵浦光与所述待测样品的中心轴成第一预设夹
角入射，所述第二光源发出的探测光与所述待测样品的中心轴成第
二预设夹角入射，所述第一预设夹角的大小与所述第二预设夹角的
大小均大于等于85度小于等于90度。
3.根据权利要求1或2所述的光热弱吸收测试装置，其特征在
于，还包括：对准监测模块，所述对准监测模块用于接收透过所述
待测样品的泵浦光以辅助校准入射到所述待测样品上的泵浦光的方
向，所述第一光源发出的泵浦光入射到所述待测样品，透过所述待
测样品的泵浦光入射到所述对准监测模块。
4.根据权利要求3所述的光热弱吸收测试装置，其特征在于，
所述第一光源与所述待测样品之间设置有第一扩束整形模块，用于
将所述泵浦光聚焦到所述待测样品的预设待测点，所述第二光源与
所述待测样品之间设置有第二扩束整形模块，用于将所述探测光聚
焦到所述待测样品的预设待测点；所述第一光源发出的泵浦光经过
所述第一扩束整形模块的整形会聚处理后聚焦到所述待测样品的预
设待测点；所述第二光源发出的探测光经过所述第二扩束整形模块
的整形会聚处理后聚焦到所述待测样品的预设待测点。
5.根据权利要求4所述的光热弱吸...

【专利技术属性】
技术研发人员：王凤蕊，蒋晓东，刘红婕，周晓燕，李青芝，石兆华，黄进，耿锋，叶鑫，孙来喜，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院激光聚变研究中心，
类型：发明
国别省市：四川;51