一種測試雙包層增益光纖泵浦吸收系數的方法與流程

本發明涉及光纖激光器技術領域，特別涉及一種測試雙包層增益光纖泵浦吸收系數的方法。

背景技術：

現有測試方法多是采用小功率泵浦光源直接耦合注入雙包層增益光纖中，利用"增益光纖吸收泵浦光后會產生自發輻射，未被吸收完全的泵浦光輸出"的物理機制，獲得剩余泵浦光，計算吸收系數，并通過多次截短、重復測試的方式選擇一個比較合理的值作為待測光纖的有效泵浦吸收系數。

現有技術1(cn105222998b.國防科技大學2015)該方法通過空間耦合將寬帶光源滿數值孔徑地注入至待測光纖，多次截短待測光纖，實時獲取不同長度下對應的光譜，最后通過線性擬合法做曲線，將斜率記為待測光纖的泵浦吸收系數。該方法存在的缺點是：調滿數值孔徑注入的步驟過于繁瑣，且空間光路使得測試結構不夠穩定。

現有技術2([2]傅永軍等."稀土摻雜雙包層光纖的抽運吸收的測試."中國激光37.1(2010):166-170.)該方法取10m長待測光纖，采用截斷法，每次截短1m，用pknettest2210譜損耗分析儀進行測試，它的光源為白光源，通過單色儀后輸出。雙包層增益光纖的吸收系數為：

該方案通過pknettest2210直接測得吸收系數譜圖，讀圖得數據。這種方法簡單快捷，無需考慮ase影響，但測試儀器昂貴且不常見，因此方法不通用。

現有技術3是目前使用最多的方法。如圖3所示，該方法要求先選取一段10－20米長的雙包層增益光纖，將小功率泵浦光通過泵浦合束器耦合到待測雙包層增益光纖中，在待測光纖的末端放置雙色鏡和小量程精密激光功率計，其中雙色鏡鍍有對泵浦光高反對激光高透的膜層。分別測試雙色鏡前后的光功率值p2和p3，將差值作為未吸收的泵浦光功率。采用截斷法對不同長度的增益光纖進行測試，分別測試不同泵浦功率的p2和p3值。p1為耦合進摻雜光纖中的泵浦光功率，約在摻雜光纖熔點后1厘米處測量。根據光纖長度計算出摻雜光纖的吸收系數。該方法的缺點是：1，ase光譜很寬并且有一定強度，雙色片并不能保證對ase光100％高透，因此測得的吸收系數很有可能偏小。2，將摻雜光纖后1厘米處的輸出作為耦合入光纖的總泵浦光有失偏頗，因為在泵浦端面很短的距離內光纖吸收很大，此舉將可能導致吸收系數測量值偏大。3，在不斷截短的過程中，有產生自激的可能性，該方案利用雙色片排出了自激振蕩光對剩余泵浦光測量數值的影響，但為平臺帶來了安全隱患。

總的來說，現有技術或多或少都存在一些設計上的缺陷，首先，小功率泵浦本身就對功率計或光譜儀提出了極高的要求；再者，由于無法完全濾除ase光的影響，很有可能造成吸收系數測試值偏大；又例如，當光纖長度選取過短，光纖內模式未穩定可能導致吸收系數測試值偏大；而若光纖長度選取過長時，測試值可能偏小，光纖內極易產生自激振蕩，對測試平臺造成威脅。

技術實現要素：

有鑒于此，本發明提出一種能夠克服現有技術的不足，消除ase對測試結果的影響，提供一種結構穩定、無自激振蕩隱患、測試結果精度高的用于測試雙包層增益光纖泵浦吸收系數的方法。

一種測試雙包層增益光纖泵浦吸收系數的方法，其包括如下步驟：

s1、采用百瓦量級待測波長的ld泵浦光源，將ld泵浦光源尾纖與光纖合束器泵浦尾纖熔接，泵浦光通過光纖合束器耦合到高反光柵中，從高反光柵尾纖輸出；將光功率計置于高反光柵輸出尾纖端，調節泵浦光源輸出功率逐漸增加，讀取功率計示數并記錄一組功率值，記為p1；

s2、選取長度為l0的待測雙包層增益光纖，一端與高反光柵輸出尾纖相熔接，另一端切平角，構成光學諧振腔；

s3、調節泵浦光源輸出功率逐漸增加，讀取功率計示數并記錄一組功率值，記為p2-0；

s4、在待測光纖末端放置一塊對泵浦光高透對激光高反的45°雙色鏡，將功率計置于與光纖垂直方向，調節泵浦光源輸出功率逐漸增加，讀取功率計示數并記錄一組功率值，記為p3-0；

s5、保持熔點狀態不變，自待測光纖另一端向高反光柵方向進行切割，每次切斷長度1m，切割總次數為n，n≥6次，每次截短后的光纖長度分別為l1、l2......ln，每次截短后重復步驟s3、s4，分別記為輸出功率組p2-1、p2-2......p2-n，和p3-1、p3-2……p3-n；

s6、計算統計p-0＝p3-0-p2-0，p-1＝p3-1-p2-1……p-n＝p3-n-p2-n分別對應光纖長度為l0、l1......ln時的剩余泵浦光功率；

s7、計算統計泵浦吸收系數α(l0)、α(l1)......α(ln)與對應待測雙包層增益光纖長度l0、l1......ln的變化規律，選擇在長度范圍內波動小的吸收系數值作為最終該待測光纖的泵浦吸收系數。

在本發明所述的測試雙包層增益光纖泵浦吸收系數的方法中，

l0≤40m。

在本發明所述的測試雙包層增益光纖泵浦吸收系數的方法中，更優選

10m≤l0≤30m。

在本發明所述的測試雙包層增益光纖泵浦吸收系數的方法中，

泵浦吸收系數由下式計算獲得：

在本發明所述的測試雙包層增益光纖泵浦吸收系數的方法中，

所述泵浦光源為半導體激光器，所述半導體激光器的中心波長為所述待測雙包層增益光纖的待測吸收波長。

在本發明所述的測試雙包層增益光纖泵浦吸收系數的方法中，

高反光柵尾纖的纖芯直徑、纖芯數值孔徑、內包層外徑、內包層數值孔徑與所述待測雙包層增益光纖的纖芯直徑、纖芯數值孔徑、內包層外徑、內包層數值孔徑對應相等。

實施本發明提供的測試雙包層增益光纖泵浦吸收系數的方法與現有技術相比具有以下有益效果：與現有技術不同，本方案基于振蕩結構的百瓦量級光纖激光器，ase光可以忽略不計；而輸出的激光譜窄，可以被雙色鏡有效濾除，因此本方案的剩余泵浦光值受影響較小，即吸收系數測試值與吸收系數實際值接近，測試結果可信度高。

現有方案當泵浦功率與光纖長度的匹配不合適時，將會產生自激振蕩危及泵浦光源和其他器件，而本方案中幾乎所有的激光被高反光柵反射，因此對器件威脅小。

激光平臺為百瓦量級，采用同樣百瓦量程的光功率計，與現有技術的幾瓦甚至更低泵浦功率相比，讀數誤差對結果的影響更小。

在長度的選擇上，很客觀的由長光纖開始截短，統計吸收系數與對應長度之間的關系，趨勢明顯，更有利于分析增益光纖的吸收特性，其次本方案選取與長度不相關的吸收系數測試值作為光纖實際吸收系數，該做法進一步提高了測試結果的準確度。

全光纖結構受外界環境影響小，更穩定可靠。

附圖說明

圖1是現有技術1中測試方法圖；

圖2是現有技術2中測試方法圖；

圖3是現有技術3中測試方法圖；

圖4是本發明實施例的測試雙包層增益光纖泵浦吸收系數的方法示意圖。

具體實施方式

如圖4所示，本發明實施例提供種測試雙包層增益光纖泵浦吸收系數的方法，其包括如下步驟：

s1、采用百瓦量級待測波長的ld泵浦光源，將ld泵浦光源尾纖與光纖合束器泵浦尾纖熔接，泵浦光通過光纖合束器耦合到高反光柵中，從高反光柵尾纖輸出；將光功率計置于高反光柵輸出尾纖端，調節泵浦光源輸出功率逐漸增加，讀取功率計示數并記錄一組功率值，記為p1；

s2、選取長度為l0的待測雙包層增益光纖，一端與高反光柵輸出尾纖相熔接，另一端切平角，構成光學諧振腔；

s3、調節泵浦光源輸出功率逐漸增加，讀取功率計示數并記錄一組功率值，記為p2-0；

s4、在待測光纖末端放置一塊對泵浦光高透對激光高反的45°雙色鏡，將功率計置于與光纖垂直方向，調節泵浦光源輸出功率逐漸增加，讀取功率計示數并記錄一組功率值，記為p3-0；

s5、保持熔點狀態不變，自待測光纖另一端向高反光柵方向進行切割，每次切斷長度1m，切割總次數為n，n≥6次，每次截短后的光纖長度分別為l1、l2......ln，每次截短后重復步驟s3、s4，分別記為輸出功率組p2-1、p2-2......p2-n，和p3-1、p3-2......p3-n；

s6、計算統計p-0＝p3-0-p2-0，p-1＝p3-1-p2-1......p-n＝p3-n-p2-n分別對應光纖長度為l0、l1......ln時的剩余泵浦光功率；

s7、統計泵浦吸收系數α(l0)、α(l1)......α(ln)與對應待測雙包層增益光纖長度l0、l1......ln的變化規律，選擇在長度范圍內波動小的吸收系數值作為最終該待測光纖的泵浦吸收系數。

在本發明所述的測試雙包層增益光纖泵浦吸收系數的方法中，l0≤40m。

在本發明所述的測試雙包層增益光纖泵浦吸收系數的方法中，更優選10m≤l0≤30m。

在本發明所述的測試雙包層增益光纖泵浦吸收系數的方法中，

泵浦吸收系數由下式計算獲得：

在本發明所述的測試雙包層增益光纖泵浦吸收系數的方法中，

所述泵浦光源為半導體激光器，所述半導體激光器的中心波長為所述待測雙包層增益光纖的待測吸收波長。

在本發明所述的測試雙包層增益光纖泵浦吸收系數的方法中，

高反光柵尾纖的纖芯直徑、纖芯數值孔徑、內包層外徑、內包層數值孔徑與所述待測雙包層增益光纖的纖芯直徑、纖芯數值孔徑、內包層外徑、內包層數值孔徑對應相等。

實施本發明提供的測試雙包層增益光纖泵浦吸收系數的方法及裝置與現有技術相比具有以下有益效果：與現有技術不同，本方案基于振蕩結構的光纖激光器，ase光可以忽略不計；而輸出的激光譜窄，可以被雙色鏡有效濾除，因此本方案的剩余泵浦光值受影響較小，即吸收系數測試值與吸收系數實際值接近，測試結果可信度高。

現有方案當泵浦功率與光纖長度的匹配不合適時，將會產生自激振蕩危及泵浦光源和其他器件，而本方案中幾乎所有的激光被高反光柵反射，因此對器件威脅小。

激光平臺為百瓦量級，采用同樣百瓦量程的光功率計，與現有技術的幾瓦甚至更低泵浦功率相比，讀數誤差對結果的影響更小。

在長度的選擇上，很客觀的由長光纖開始截短，統計吸收系數與對應長度之間的關系，趨勢明顯，更有利于分析增益光纖的吸收特性，其次本方案選取與長度不相關的吸收系數測試值作為光纖實際吸收系數，該做法進一步提高了測試結果的準確度。

全光纖結構受外界環境影響小，更穩定可靠。

可以理解的是，對于本領域的普通技術人員來說，可以根據本發明的技術構思做出其它各種相應的改變與變形，而所有這些改變與變形都應屬于本發明權利要求的保護范圍。