[发明专利]一种光纤的损耗吸收测量系统及方法

说明书

本发明公开了一种光纤的损耗吸收测量系统及方法，系统包括：宽带光源，光开关，第一控制器，光纤合束器，多模光纤和光谱仪；光纤合束器的信号端连接至光开关的第一输出端，光纤合束器的泵浦端连接至光开关的第二输出端，多模光纤的一端连接至待测光纤的一端，多模光纤的另一端连接光谱仪；待测光纤的另一端用于连接至光纤合束器的输出端；第一控制器连接至光开关的控制端；宽带光源输出的信号光经过光开关后由第一控制器选择从光开关的第一输出端输出后注入光纤合束器的信号端，或从光开关的第二输出端输出后注入光纤合束器的泵浦端，光信号经过光纤合束器后注入待测光纤，光信号经由多模光纤由光谱仪接收。

技术领域

本发明属于光纤多参数测量仪器技术领域，更具体地，涉及一种光纤的损耗吸收测量系统及方法。

背景技术

目前光纤激光器已被广泛应用于国防、军事、工业、医疗等各个领域。随着光纤激光器输出功率的不断攀升，量子亏损和光纤损耗在光纤中引起热沉积，产生热透镜效应、模式不稳定现象等，限制光纤激光器功率进一步提升。在光纤激光器及放大器中，一般采用双包层光纤作为增益介质，采用包层泵浦方式，泵浦光从包层注入，信号光在纤芯得到增益。泵浦光和信号光分别在包层和纤芯中传输，由于杂质的存在，引起损耗，产生热量；泵浦光穿越纤芯，被增益粒子吸收，发射信号光，产生量子亏损。对于固定泵浦光波长和信号光波长，量子亏损是固定的，想要进一步提升光纤激光器输出功率，降低光纤中的损耗是必要的。因此，对于双包层光纤而言，纤芯及包层中吸收以及损耗的测量显得尤为重要。

一般光纤测量系统采用空间耦合方法将光耦合进入光纤，这种方法在光纤端面得到的聚焦光斑尺寸远大于纤芯尺寸，且光斑形状固定。这对于无源单模光纤损耗测量并无影响，但是对于双包层有源稀土掺杂光纤而言，由于不能控制光，使其仅从纤芯注入或仅从包层注入，因此无法测量双包层有源稀土掺杂光纤的纤芯和包层的损耗及吸收系数。此外，空间耦合方式效率低，光路调节困难，模块化程度低，不便于系统维护。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种光纤的损耗吸收测量系统及方法，旨在解决现有技术中无法分别测量双包层有源稀土掺杂光纤的纤芯和包层的损耗及吸收系数的问题。

本发明提供了一种光纤的损耗吸收测量系统，包括：宽带光源，光开关，第一控制器，光纤合束器，多模光纤和光谱仪；所述光开关的输入端连接至所述宽带光源的输出端，所述光纤合束器的信号端P3连接至所述光开关的第一输出端，所述光纤合束器的泵浦端P4连接至所述光开关的第二输出端，所述多模光纤的一端连接至待测光纤的一端，所述多模光纤的另一端连接所述光谱仪；所述待测光纤的另一端用于连接至所述光纤合束器的输出端；所述第一控制器连接至所述光开关的控制端；所述宽带光源输出的信号光经过所述光开关后由所述第一控制器选择从所述光开关的第一输出端输出后注入所述光纤合束器的信号端P3，或从所述光开关的第二输出端输出后注入所述光纤合束器的泵浦端P4，光信号经过光纤合束器后注入待测光纤，光信号经由多模光纤由光谱仪接收。

更进一步地，所述损耗及吸收测量系统还包括：光纤模场适配器，连接在所述待测光纤与所述多模光纤之间，当有效模场面积失配超过1.5倍时，所述光纤模场适配器用于减少不同模场直径和数值孔径的光纤相熔接时的损耗。

更进一步地，光纤模场适配器的输入端与所述待测光纤熔接，所述光纤模场适配器的输出端与所述多模光纤熔接。

更进一步地，损耗及吸收测量系统还包括：恒温箱和第二控制器；所述恒温箱用于放置待测光纤以及提供稳定的测量环境，且温度可控制，可对光纤进行加热或冷却，测量不同温度下光纤的吸收和损耗；第二控制器用于控制所述恒温箱的温度。

更进一步地，宽带光源为超连续谱光源，功率大于1W，波长范围覆盖600纳米～1600纳米，输出光稳定性优于1％。

更进一步地，光开关可以为1×2光开关，所述光纤合束器可以为(N+1)×1合束器，N大于等于1。