[發(fā)明專利]一種摻鐿光纖的纖芯吸收系數(shù)測(cè)試系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810499750.6
• 申請(qǐng)日: 2018-05-23
• 公開（公告）號(hào): CN108931486B
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫程;黃宏琪;曹蓓蓓;陶金金;劉琦;何亮;張承炎;王鵬;蔡杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 長(zhǎng)飛光纖光纜股份有限公司
• 主分類號(hào): G01N21/31
• 分類號(hào): G01N21/31
• 代理公司: 武漢臻誠(chéng)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 42233
• 代理人: 胡星馳

本發(fā)明公開了一種摻鐿光纖的纖芯吸收系數(shù)測(cè)試系統(tǒng)及方法。所述系統(tǒng)包括依次設(shè)置的光注入裝置、濾模裝置、以及光譜分析儀；所述待測(cè)摻鐿光纖，其一端與所述光注入裝置連接；其另一端與所述濾模裝置連接。所述方法包括：(1)將待測(cè)摻鐿光纖加載到所述系統(tǒng)，使其一端與所述光注入裝置的芯徑匹配的輸出端連接，另一端與所述濾模裝置芯徑匹配的輸入端連接；(2)采用調(diào)平的光譜分析儀實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)600nm至1000nm的吸收光譜，并監(jiān)測(cè)α系數(shù)；(3)調(diào)節(jié)被測(cè)光纖長(zhǎng)度，直至α系數(shù)處于置信區(qū)間；計(jì)算此時(shí)的待測(cè)摻鐿光纖長(zhǎng)度下的915nm波長(zhǎng)和976nm波長(zhǎng)處的吸收系數(shù)作為待測(cè)光纖纖芯吸收系數(shù)。本發(fā)明測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確可靠，一致性好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光纖測(cè)試領(lǐng)域，更具體地，涉及一種摻鐿光纖的纖芯吸收系數(shù)測(cè)試系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

摻鐿光纖是指在光纖預(yù)制棒的芯棒部位摻入Yb³⁺離子，在光纖中摻入Yb³⁺離子的目的是使普通的被動(dòng)傳輸光纖變?yōu)榫哂蟹糯竽芰Φ闹鲃?dòng)光纖。Yb³⁺離子在石英玻璃中的吸收和發(fā)射截面直接影響摻Y(jié)b³⁺光纖激光器和放大器的熒光輸出。摻鐿光纖對(duì)915nm和976nm波長(zhǎng)的光有非常強(qiáng)烈的吸收特性，915nm波長(zhǎng)的吸收峰較小，但是吸收譜較寬，976nm吸收峰對(duì)應(yīng)的吸收系數(shù)較大，但是吸收峰較窄。

目前制備摻鐿光纖的工藝方法主要分為液相摻雜和氣相摻雜法。隨著高功率摻鐿光纖激光器市場(chǎng)的快速發(fā)展，對(duì)摻鐿光纖的性能尤其是摻雜均勻性提出了更高的要求；同時(shí)隨著大尺寸光纖預(yù)制棒工藝路線逐漸成熟，提高產(chǎn)能和光纖的一致性是關(guān)鍵重要的因素。

要得到高的摻雜質(zhì)量，需要對(duì)光纖的摻雜機(jī)理以及摻雜工藝進(jìn)行深入的研究，摻鐿光纖的吸收性能和摻雜均勻性對(duì)摻雜光纖的主動(dòng)性功能有顯著的影響。通過(guò)快速、有效的檢測(cè)摻鐿光纖的多點(diǎn)纖芯吸收系數(shù)，是直接評(píng)判光纖預(yù)制棒的吸收性能和均勻性的一種方法。

摻鐿光纖吸收系數(shù)分為纖芯吸收系數(shù)和包層吸收系數(shù)，而包層又分為內(nèi)包層和外包層，影響因素包括損耗、包層形狀以及幾何尺寸，比較復(fù)雜。測(cè)試光纖的纖芯吸收系數(shù)亦可以測(cè)試圓形摻鐿光纖，工藝實(shí)驗(yàn)時(shí)不需要打磨成八邊形的光纖預(yù)制棒，進(jìn)一步可降低實(shí)驗(yàn)研究成本和時(shí)間。而目前測(cè)量光纖吸收系數(shù)，主要是利用長(zhǎng)光纖測(cè)試得到的纖芯吸收系數(shù)，會(huì)受到傳輸損耗、包層吸收及增益帶來(lái)的影響，不能準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)纖芯的摻雜性能。采用短光纖進(jìn)行測(cè)試，模式控制復(fù)雜，難以精確測(cè)試。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種摻鐿光纖的纖芯吸收系數(shù)測(cè)試系統(tǒng)及方法，其目的在于，采用短光纖結(jié)合濾模裝置，實(shí)現(xiàn)摻鐿光纖基模傳輸下纖芯吸收系數(shù)的測(cè)試，得到準(zhǔn)確、重復(fù)性好的摻鐿光纖纖芯吸收系數(shù)測(cè)試結(jié)果，由此解決現(xiàn)有的摻鐿光纖吸收系數(shù)測(cè)試無(wú)法單純測(cè)試?yán)w芯吸收系數(shù)、結(jié)果不準(zhǔn)確、一致性不高的技術(shù)問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種摻鐿光纖的纖芯吸收系數(shù)測(cè)試系統(tǒng)，包括依次設(shè)置的光注入裝置、濾模裝置、以及光譜分析儀；所述待測(cè)摻鐿光纖，其一端與所述光注入裝置連接；其另一端與所述濾模裝置連接；

感興趣波段的激光經(jīng)所述光注入裝置激發(fā)并注入所述待測(cè)摻鐿光纖，經(jīng)過(guò)濾模裝置進(jìn)入光譜分析儀，根據(jù)光譜分析儀輸出的分析結(jié)果確定所述待測(cè)摻鐿光纖的吸收系數(shù)。

優(yōu)選地，所述摻鐿光纖的纖芯吸收系數(shù)測(cè)試系統(tǒng)，其濾模裝置，為多通道光纖耦合器，包括多個(gè)輸入端及其相應(yīng)輸出端，所述輸入端為與待測(cè)光纖芯徑匹配的裸光纖，用于與待測(cè)光纖通過(guò)纖芯對(duì)準(zhǔn)熔接，所述輸出端為截止波長(zhǎng)小于900nm的截止波長(zhǎng)光纖，所述輸入端的裸光纖與相應(yīng)的輸出端的截止波長(zhǎng)光纖拉錐后熔接耦合。

優(yōu)選地，所述摻鐿光纖的纖芯吸收系數(shù)測(cè)試系統(tǒng)，其所述截止波長(zhǎng)光纖為跳線。