[发明专利]全光纤在线增益测量仪

说明书

一种全光纤在线增益测量仪，包括光纤激光器、光纤分束器、光发射器阵列、光接收器阵列、光纤合束器、数据采集系统和计算机、外同步时钟信号和触发开关；待测放大器放置在所述的光发射器阵列和光接收器阵列之间，外同步时钟信号，所述的触发开关的输入端与外同步时钟信号相连，该触发开关的输出端分别与所述的光纤激光器和待测放大器的控制端相连。本发明结构简单、稳定可靠、测量精度高，相对已报道的全口径测量仪，避免了使用大口径光束匹配望远镜以及结构复杂的滤波系统，并利用阵列发射、接收器以及时域复用技术避免了单点光探针测量系统测量时间过长的缺点。

技术领域

本发明涉及一种用于激光放大器增益分布及平均增益测量的全光纤在线增益测量仪。其目的是摒弃常见全口径测试系统的所采用的光束口径匹配系统，简化放大器增益测试系统中滤除杂散光的方法，实现放大器增益性能的在线测量。

背景技术

放大器的增益特性包括平均增益系数、增益均匀性以及储能效率。平均增益系数决定了放大器的放大能力。增益分布均匀性将影响放大输出近场的均匀性。储能效率则反映了放大器的性价比。储能效率可以由放大器的平均增益系数推算出来。

当前放大器增益性能的测试方法包括：(1)多点探针光束测量法以及(2)基于CCD的全口径测量方法。方法(1)存在的主要缺点是：1)采用体光栅以及空间滤波器进行杂散光的控制，体积庞大；2)全口径增益性能的测试需要进行多次扫描，不同发次之间不可避免地引入了能源模块波动等随机因素的影响。方法(2)虽然避免了多次扫描引入的波动，但是由于采用了大口径扩束系统进行口径匹配，采用空间滤波器结构进行杂散光控制，也具有体积庞大的缺点。上述两种方法的结构特征决定了其无法对在线状态的放大器进行增益性能评估，而必须将放大器从线上取下进行独立测量。

发明内容

本发明的目的是改变杂散光控制方法，缩小测量系统的几何尺寸、简化测量系统的调节方法的同时，实现放大器增益性能的在线测量。

本发明的技术解决方案如下：

一种全光纤在线增益测量仪，包括光纤激光器、光纤分束器、光发射器阵列、光接收器阵列、光纤合束器、数据采集系统和计算机、外同步时钟信号和触发开关；

待测放大器放置在所述的光发射器阵列和光接收器阵列之间，外同步时钟信号，所述的触发开关的输入端与外同步时钟信号相连，该触发开关的输出端分别与所述的光纤激光器和待测放大器的控制端相连；

所述的光纤激光器的输出脉冲激光通过分束器分成若干子光束，其中一束子光束作为参考光束作为触发信号被数据采集系统接收，其余子光束作为探测光束注入所述的光发射器阵列，经该光发射器阵列整形后入射到待测放大器，被放大后的探测光束入射到光接收器阵列后输出的探测光束经过光纤合束器时分复用为一个脉冲后被数据采集系统接收并传输至计算机。

所述的计算机进行数据处理得到脉冲信号，所述的待测放大器的工作模式是充电后单次触发放电，有匹配的外同步时钟信号和触发开关进行协同工作，外同步时钟信号和触发开关输出信号同时作为光纤激光器的触发信号。

所述的光发射器阵列和光接收器阵列均由光纤准直器构成。

所述的光纤激光器的输出波长范围从红外到紫外。

与现有技术相比本发明具有如下显著优点：

(1)光纤准直器能够将绝大部分的杂散光滤除，因而可以将杂散光控制到可忽略的水平，但没有采用体积庞大的空间滤波器和体光栅，因此使整个测试系统的体积非常小巧。只要将光发射器阵列和光接收器阵列置于待测放大器通光口径两侧，就可以实现放大器增益性能的在线测量，而无需将放大器从线上取下。

(2)由于发明中的光发射器阵列和光接收器阵列可以形成二维阵列，因此可以一次完成放大器全口径增益性能的测量，避免了传统多点测量方法中的多次扫描。因此显著提升了测试效率。