本发明专利技术公开了一种三包层光纤合束器包层光功率分布的测量方法，首先利用第一包层光标定光路获取基准光斑直径，接着利用第二包层光剥除光路剥除三包层光纤第二包层光，再利用包层光功率测量光路获取三包层光纤合束器第一包层内传输的包层光功率，最后计算三包层光纤合束器的包层光的功率分布。本发明专利技术可以通过获得的第二包层光剥除器完全剥离光纤中的第二包层光，并在高功率条件下准确测量三包层光纤合束器的包层光，提升了对三包层光纤合束器包层光功率分布测量的精度，进一步促进优化三包层光纤合束器的光束质量。层光纤合束器的光束质量。层光纤合束器的光束质量。
【技术实现步骤摘要】
一种三包层光纤合束器包层光功率分布的测量方法
[0001]本专利技术属于激光检测
，具体涉及一种三包层光纤合束器包层光功率分布的测量方法。
技术介绍
[0002]高功率光纤激光器具有转换效率高、光束质量好、结构紧凑、易热管理等优点，在工业加工、国防军事等领域具有广泛应用。光纤合束器是高功率光纤激光器的重要部件，能将多路光纤耦合的半导体激光合束至一根光纤输出，从而为光纤激光器提供泵浦源。合束器的性能直接决定了光纤激光器输出功率上限。
[0003]三包层增益光纤因其高损伤阈值和泵浦功率上限，是高功率光纤激光器单纤功率进一步提升的未来发展趋势。在三包层光纤激光器中，三包层掺镱光纤的第一包层相较于第二包层有更高的泵浦吸收效率。在光纤合束器与三包层掺镱光纤的熔接点处，泵浦光束会不可避免地泄露到外部聚合物涂层中，导致熔接点处吸光发热甚至超过外部涂层的温度阈值，影响光纤激光器整体的安全性。所以，泵浦光应尽可能约束在三包层光纤的第一包层内传输，以保证光纤激光器的光光转换效率及系统安全性。因此，测量三包层光纤合束器的包层光功率分布可以判断光纤激光器效率及其安全性。
[0004]韩志刚等人在《6.7kW全国产化窄线宽三包层光纤激光器》一文中研究了大模场三包层光纤中第二包层功率占比对光纤温度以及泵浦功率上限的影响，结果表明第二包层功率占比低的合束器拥有更高的泵浦功率上限。其基于NA法的包层光功率分布测量方法，因出射激光的衍射效应及光阑距离和大小的误差，导致其测量具有较大的误差，且因光阑的损伤阈值导致无法在高功率激光输出下进行测量。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的在于提供一种三包层光纤合束器包层光功率分布的测量方法，利用剥除器标定光纤得到三包层光纤第二包层光剥除器，从而精确测量三包层光纤合束器包层光功率分布，也能对相同输出纤的三包层光纤合束器进行精确快速测量。
[0006]实现本专利技术的技术解决方案为：一种三包层光纤合束器包层光功率分布的测量方法，步骤如下：
[0007]步骤一、利用第一包层光标定光路获取基准光斑直径D1：
[0008]所述第一包层光标定光路包括沿光路设置的可调直流电源、半导体激光器、剥除器标定光纤、功率衰减器和近红外相机。
[0009]可调直流电源控制半导体激光器激光输出，半导体激光器的输出激光通过第一熔接点进入剥除器标定光纤，而后通过剥除器标定光纤出射，经由功率衰减器衰减输出激光功率后，由近红外相机捕获剥除器标定光纤的输出激光光斑直径D1。
[0010]步骤二、利用第二包层光剥除光路剥除三包层光纤第二包层光：
[0011]使用三包层光纤合束器和三包层传能光纤替换第一包层光标定光路中的剥除器
标定光纤，得到第二包层光修剥除光路。
[0012]可调直流电源控制半导体激光器激光输出，输出激光依次通过三包层光纤合束器、三包层传能光纤和功率衰减器后，由近红外相机捕获输出激光光斑直径D2。
[0013]使用化学腐蚀法对三包层传能光纤进行处理，直到近红外相机采集到的光斑直径D2与使用剥除器标定光纤时采集到的光斑直径D1相等，三包层光纤的第二包层光被剥除，此时三包层传能光纤作为三包层光纤第二包层光剥除器。
[0014]步骤三、利用包层光功率测量光路获取三包层光纤合束器第一包层内传输的包层光功率P1：
[0015]使用透镜组和光功率计替换第二包层光修剥除光路中的功率衰减器和近红外相机，得到包层光功率测量光路。
[0016]可调直流电源控制半导体激光器激光输出，输出激光通过三包层光纤合束器、光纤第二包层光剥除器后，由透镜组准直聚焦至光功率计靶面，利用光功率计测得三包层光纤合束器第一包层内传输的包层光功率P1。
[0017]步骤四、计算三包层光纤合束器的包层光的功率分布：
[0018]根据半导体激光器输出激光的功率P与三包层光纤合束器第一包层内传输的包层光功率P1，计算三包层光纤合束器的第二包层内传输的包层光功率P2：
[0019]P2＝P
‑
P1[0020]根据P1和P2计算三包层光纤合束器的包层光的功率分布η：
[0021]η＝P1/P2。
[0022]进一步地，三包层传能光纤的参数与三包层光纤合束器的输出光纤参数相同。
[0023]进一步地，剥除器标定光纤为单包层无芯光纤，与三包层光纤合束器输出光纤的第一包层数值孔径、包层直径相同。
[0024]本专利技术与现有技术相比，其显著优点在于：
[0025](1)基于输出激光的光斑大小，利用剥除器标定光纤获得三包层光纤第二包层光剥除器，该方法保证了第二包层光的彻底剥除以及第一包层光的传输，进而在测量时有着更高的精确度。
[0026](2)基于获得的三包层光纤第二包层光剥除器，可以对相同输出纤的三包层光纤合束器进行测量，快速判断不同结构的三包层光纤合束器包层光功率分布，具有很好的普适性。
[0027](3)基于获得的三包层光纤第二包层光剥除器，可以承受高功率泵浦光注入情况下的三包层光纤合束器包层光功率分布测量，获得不同功率下的三包层光纤合束器包层光功率分布，具有很好的测量精度。
附图说明
[0028]图1为本专利技术的第一包层光标定光路示意图。
[0029]图2为本专利技术的第二包层光剥除光路示意图。
[0030]图3为本专利技术的包层光功率测量光路示意图。
具体实施方式
[0031]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0032]本专利技术所述的一种三包层光纤合束器包层光功率分布的测量方法，步骤如下：
[0033]步骤一、利用第一包层光标定光路获取基准光斑直径D1：
[0034]结合图1，所述第一包层光标定光路包括沿光路设置的可调直流电源1、半导体激光器2、剥除器标定光纤4、功率衰减器6和近红外相机7；可调直流电源1控制半导体激光器2激光输出，半导体激光器2的输出激光通过第一熔接点3进入剥除器标定光纤4，而后通过剥除器标定光纤4出射，经由功率衰减器6衰减输出激光功率后，由近红外相机7捕获剥除器标定光纤4的输出激光光斑直径D1。其中，半导体激光器2类型为光纤耦合半导体激光器，其输出波长为工业光纤激光器领域中针对掺镱光纤的吸收波长，如915nm、976nm等；为缓解光纤熔接时的泄露光问题，半导体激光器2输出纤的数值孔径应≤0.22；激光通过光纤熔接的方式耦合至剥除器标定光纤4中，剥除器标定光纤4与半导体激光器2泵浦纤的熔接损耗应小于0.05dB，以确保测试时注入泵浦光束的效率及半导体激光器2的安全性；剥除器标定光纤4为单包层无芯光纤，与三包层光纤合束器9输出光纤的第一包层数值孔径、包层直径相同，以保证通过；在测试时，光纤的弯曲直径不宜小于8cm，以确保在测试时的准确性与安全性；剥除器标定光纤4输出端切割0
°
角处理确保出射激光不受光纤端面的影响；剥除器标定光纤4输出端由光纤夹具5夹持，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种三包层光纤合束器包层光功率分布的测量方法，其特征在于，步骤如下：步骤一、利用第一包层光标定光路获取基准光斑直径D1：所述第一包层光标定光路包括沿光路设置的可调直流电源(1)、半导体激光器(2)、剥除器标定光纤(4)、功率衰减器(6)和近红外相机(7)；可调直流电源(1)控制半导体激光器(2)激光输出，半导体激光器(2)的输出激光通过第一熔接点(3)进入剥除器标定光纤(4)，而后通过剥除器标定光纤(4)出射，经由功率衰减器(6)衰减输出激光功率后，由近红外相机(7)捕获剥除器标定光纤(4)的输出激光光斑直径D1；步骤二、利用第二包层光剥除光路剥除三包层光纤第二包层光：使用三包层光纤合束器(9)和三包层传能光纤(10)替换第一包层光标定光路中的剥除器标定光纤(4)，得到第二包层光剥除光路；可调直流电源(1)控制半导体激光器(2)激光输出，输出激光依次通过三包层光纤合束器(9)、三包层传能光纤(10)和功率衰减器(6)后，由近红外相机(7)捕获输出激光光斑直径D2；使用化学腐蚀法对三包层传能光纤(10)进行处理，直到近红外相机(7)采集到的光斑直径D2与使用剥除器标定光纤(4)时采集到的光斑直径D1相等，三包层光纤的第二包层光被剥除，此时三包层传能光纤(10)作为三包层光纤第二包层光剥除器(16)；步骤三、利用包层光功率测量光路获取三包层光纤合束器第一包层内传输的包层光功率P1：使用透镜组(11)和光功率计(14)替换第二包层光修剥除光路中的功率衰减器(6)和近红外相机(7)，得到包层光功率测量光路；可调直流电源(1)控制半导体激光器(2)激光输出，输出激光通过三包层光纤合束器(9)、光纤第二包层光剥除器(16)后，由透镜组(11)准直聚焦至光功率计(14)靶面，利用光功率计(14)测得三包层光纤合束器第一包层内传输的包层光功率P1；步骤四、计算三包层光纤合束器的包层光的功率分布：根据半导体激光器(2)输出激光的功率P与三包层光纤合束器第一包层内传输的包层光功率P1，计算三包层光纤合束器的第二包层内传输的包层光功率P2：P2＝P
【专利技术属性】
技术研发人员：韩志刚，王昊业，郑云瀚，朱日宏，李方欣，陈佳乐，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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