专利名称：增益光纤光子暗化测试系统的制作方法
技术领域：
本发明属于光纤制造技术领域，涉及一种用于测试增益光纤的光子暗化效应的增益光纤光子暗化测试系统，指导研制高效率、低光子暗化效应的增益光纤。
背景技术：
增益光纤是光纤激光器的增益介质，掺稀土纤芯为其增益区。由于光纤激光器具有体积小、重量轻、效率高、光束质量好等优点，已广泛应用于工业加工、科学研究、军事等领域。为获得高功率光纤激光输出，需要抑制各种非线性效应，如受激布里渊散射(SBS)、受激拉曼散射(SRQ等，就需要采用尽可能短的光纤，同时提高增益光纤的掺杂浓度。光子暗化(photo darkening)是指增益光纤以某种波长激发时，光纤中激光传输时出现能量损耗的现象，这种现象在许多掺杂增益光纤中，如掺镱、掺铥、掺镨光纤等。它将直接导致增益光纤的永久性退化，其形成过程是不可逆的。增益光纤的掺杂浓度越大，其光子暗化也越明显，而光子暗化的产生将大幅缩短以增益光纤为增益介质的光纤激光器的使用寿命。因此，要实现高功率光纤激光器，就要使得增益光纤的掺杂浓度获得一定的平衡， 既能抑制增益光纤的各种非线性效应，又要保证其具有较小的光子暗化效应。但目前对于增益光纤的光子暗化效应，尚无可靠的测试方法。

发明内容
本发明的目的提供一种增益光纤光子暗化测试系统，本发明的增益光纤光子暗化测试系统简便可靠，可有效检测增益光纤的光子暗化效应并指导增益光纤选择合适的掺杂浓度，对于研制高效率、低光子暗化效应的增益光纤具有非常重要的意义。本发明的技术方案为增益光纤光子暗化测试系统，包括带尾纤红光光源、带尾纤光隔离器、带尾纤半导体激光器、光纤耦合器、被测增益光纤、准直透镜、半导体激光器输出波长光滤波器、增益光纤激发波长光滤波器、窄带光滤波器、功率检测器；带尾纤红光光源通过光纤与带尾纤光隔离器相连，带尾纤光隔离器与光纤耦合器的输入端信号光纤相熔接，带尾纤半导体激光器与光纤耦合器的输入端泵浦光纤相熔接，光纤耦合器的输出端信号光纤与被测增益光纤一端相熔接，被测增益光纤的另一端切割成平面，且输出光束经准直透镜准直后，依次经过半导体激光器输出波长光滤波器、增益光纤激发波长光滤波器、窄带光滤波器后进入功率检测器。所述的带尾纤红光光源为可见红光，波长为630nm-650nm的红光。所述的带尾纤光隔离器对630nm-650nm红光的正向插入损耗小于1. 5dB，反向隔离度大于30dB，保证带尾纤630nm-650nm nm红光光源的安全运行。所述的带尾纤半导体激光器的输出波长根据增益光纤的掺杂介质作相应选择。 如对掺镱光纤，可选用波长为915nm或976nm的半导体激光器；对掺铥光纤，选用波长为790nm的半导体激光器。所述的光纤耦合器输入端有信号光纤和泵浦光纤，其信号光纤与带尾纤光隔离器相熔接，而其泵浦光纤与带尾纤半导体激光器熔接在一起。所述的被测增益光纤为掺稀土光纤，如掺镱、掺铥、掺镨光纤等。所述的准直透镜为平凸透镜或凸透镜，对增益光纤出射光束进行准直。所述的半导体激光器输出波长光滤波器对半导体激光器输出波长光的反射率大于99. 9%，对其它波长光透过率大于99. 9%，用于滤除残余的半导体激光器输出波长的光。所述的增益光纤激发波长光滤波器，对增益光纤激发波长光的反射率大于 99. 9%，对其它波长光透过率大于99. 9%。其波长根据掺杂增益光纤的激发波长来选定，如对掺镱光纤，滤波器8对1000nm-1200nm波长光的反射率大于99. 9%,对其它波长光透过率大于99. 9%。所述的窄带光滤波器的带宽小于lnm，对630nm-650nm波段的透过率大于99. 9%, 对其它波长光反射率大于99. 9%。所述的功率检测器为现有包含光电探头和数据采集系统的功率检测器，用于检测并实时记录入射光束的功率数据，并进行数据处理。本发明的增益光纤光子暗化测试系统简便可靠，可有效检测增益光纤的光子暗化效应并指导增益光纤选择合适的掺杂浓度，对于研制高效率、低光子暗化效应的增益光纤具有非常重要的意义。


图1为本发明的结构示意图。图2为采用本发明的测试出的各种不同类型掺镱增益光纤的光子暗化效应结果图。
具体实施例方式结合附图对本发明作进一步的描述。如图1所示，本发明包括带尾纤633nm红光光源1、带尾纤光隔离器2、带尾纤半导体激光器3、光纤耦合器4、被测增益光纤5、准直透镜6、半导体激光器输出波长光滤波器7、 增益光纤激发波长光滤波器8、633nm窄带光滤波器9、功率检测器10 ；带尾纤633nm红光光源1通过光纤与带尾纤光隔离器2相连，带尾纤光隔离器2与光纤耦合器4的输入端信号光纤相熔接，带尾纤半导体激光器3与光纤耦合器4的输入端泵浦光纤相熔接，光纤耦合器 4的输出端信号光纤与被测增益光纤5 —端相熔接，被测增益光纤5的另一端切割成平面， 且输出光束经准直透镜6准直后为平行光束，此时准直光束包含633nm红光、带尾纤半导体激光器所发出的未被被测增益光纤5吸收完的光和被测增益光纤5所激发的光；准直光束先经过半导体激光器输出波长光滤波器7，滤除残余的半导体激光器输出波长的光；再经过增益光纤激发波长光滤波器8滤除被测增益光纤5所激发的光；最后通过对633nm波段的透过率大于99. 9%的633nm窄带光滤波器9，采用功率检测器10测量光束的功率并实时记录数据，最后进行数据处理。
所述的带尾纤光隔离器2对633nm红光的正向插入损耗小于1. 5dB，反向隔离度大于30dB，保证带尾纤633nm红光光源1的安全运行。所述的带尾纤半导体激光器3，其输出波长根据增益光纤的掺杂介质作相应选择。如对掺镱光纤，可选用波长为915nm或976nm 的半导体激光器；对掺铥光纤，选用波长为790nm的半导体激光器。所述的被测增益光纤5 为掺稀土光纤，如掺镱、掺铥、掺镨光纤等。所述的准直透镜6为平凸透镜或凸透镜，对增益光纤出射光束进行准直。所述的半导体激光器输出波长光滤波器7对半导体激光器输出波长光的反射率大于99. 9 %，对其它波长光透过率大于99. 9 %，用于滤除残余的半导体激光器输出波长的光。所述的增益光纤激发波长光滤波器8，对增益光纤激发波长光的反射率大于99. 9 %，对其它波长光透过率大于99. 9 %。其波长根据掺杂增益光纤的激发波长来选定，如对掺镱光纤，滤波器8对1000nm-1200nm波长光的反射率大于99. 9%，对其它波长光透过率大于99. 9%。所述的功率检测器10为现有包含光电探头和数据采集系统的功率检测器，用于检测并实时记录入射光束的功率数据，并进行数据处理。以掺镱增益光纤为例，按照上述搭好测试平台后，先打开带尾纤633nm红光光源 1，功率检测器10随后会检测到633nm红光信号；然后开启带尾纤半导体激光器3，功率检测器10所探测到的633nm红光信号功率会发生变化，实时采集随时间变化的功率数据，并对其进行数据分析。图2为所测试出的各种不同类型掺镱增益光纤的光子暗化效应结果图，探测到的633nm红光功率随时间下降得越快，则其光子暗化效应越大。
权利要求
1.增益光纤光子暗化测试系统，包括带尾纤红光光源(1)、带尾纤光隔离器O)、带尾纤半导体激光器( 、光纤耦合器(4)、被测增益光纤( 、准直透镜(6)、半导体激光器输出波长光滤波器(7)、增益光纤激发波长光滤波器(8)、窄带光滤波器(9)和功率检测器(10)， 其特征在于带尾纤红光光源(1)通过光纤与带尾纤光隔离器( 相连，带尾纤光隔离器 (2)与光纤耦合器的输入端信号光纤相熔接，带尾纤半导体激光器C3)与光纤耦合器 ⑷的输入端泵浦光纤相熔接，光纤耦合器⑷的输出端信号光纤与被测增益光纤(5) —端相熔接，被测增益光纤(5)的另一端切割成平面，且输出光束经准直透镜(6)准直后，依次经过半导体激光器输出波长光滤波器(7)、增益光纤激发波长光滤波器(8)、窄带光滤波器 (9)后进入功率检测器(10)。
2.根据权利要求1所述的增益光纤光子暗化测试系统，其特征在于所述的带尾纤红光光源(1)为可见红光，波长为630nm-650nm的红光。
3.根据权利要求1所述的增益光纤光子暗化测试系统，其特征在于所述的带尾纤光隔离器(2)对630nm-650nm的红光的正向插入损耗小于1. 5dB，反向隔离度大于30dB。
4.根据权利要求1所述的增益光纤光子暗化测试系统，其特征在于所述的带尾纤半导体激光器(3)的输出波长根据增益光纤的掺杂介质作相应选择，对掺镱光纤的增益光纤，选用波长为915nm或976nm的带尾纤半导体激光器；对掺铥光纤的增益光纤，选用波长为790nm的带尾纤半导体激光器。
5.根据权利要求1所述的增益光纤光子暗化测试系统，其特征在于所述的半导体激光器输出波长光滤波器(7)对半导体激光器输出波长光的反射率大于99.9%，对其它波长光透过率大于99.9%。
6.根据权利要求1所述的增益光纤光子暗化测试系统，其特征在于所述的增益光纤激发波长光滤波器(8)对增益光纤激发波长光的反射率大于99.9%，对其它波长光透过率大于99. 9%。
7.根据权利要求1所述的增益光纤光子暗化测试系统，其特征在于所述的窄带光滤波器(9)的带宽小于lnm，对630nm-650nm波段的透过率大于99.9%，对其它波长光反射率大于99. 9%。
全文摘要
本发明涉及增益光纤光子暗化测试系统，结构为带尾纤红光光源通过光纤与带尾纤光隔离器相连，带尾纤光隔离器与光纤耦合器的输入端信号光纤相熔接，带尾纤半导体激光器与光纤耦合器的输入端泵浦光纤相熔接，光纤耦合器的输出端信号光纤与被测增益光纤一端相熔接，被测增益光纤的另一端切割成平面，且输出光束经准直透镜准直后，依次经过半导体激光器输出波长光滤波器、增益光纤激发波长光滤波器、窄带光滤波器后进入功率检测器。本发明简便可靠，有效检测增益光纤的光子暗化效应并指导增益光纤选择合适的掺杂浓度，对于研制高效率、低光子暗化效应的增益光纤具有非常重要的意义。
文档编号G01M11/02GK102252834SQ20111017682
公开日2011年11月23日 申请日期2011年6月28日 优先权日2011年6月28日
发明者刘晓旭, 李成, 李立波, 闫大鹏 申请人:武汉锐科光纤激光器技术有限责任公司