[发明专利]一种掺镱光纤的纤芯吸收系数测试系统及方法

说明书

本发明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。本发明测试结果准确可靠，一致性好。

技术领域

本发明属于光纤测试领域，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。

背景技术

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。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明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，按照本发明的一个方面，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。