[發(fā)明專利]一種測量光纖在高溫下性能的裝置及方法

有效

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• 申請日: 2020-09-09
• 公開（公告）號: CN112146846B
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃宏琪
• 申請（專利權(quán)）人: 黃宏琪
• 主分類號: G01M11/00
• 分類號: G01M11/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種測量光纖在高溫下的性能的裝置，其特征在于，該裝置包含一套全光纖測試系統(tǒng)和一套高溫爐系統(tǒng)；

所述全光纖測試系統(tǒng)包含探測光或者泵浦光、連接光纖、分光器、光合束器、光隔離器、待測光纖、探測裝置；

所述探測光用于測量待測光纖在高溫下的損耗，探測光包含探測光源和尾纖，光源是一個波長、幾個波長或者超連續(xù)譜，尾纖是單模或者多模光纖，用于探測光的傳輸；

所述泵浦光用于測量待測光纖的離子能級躍遷，泵浦光包含泵浦光源和尾纖，泵浦光源為半導(dǎo)體激光器、光纖激光器或者其他，尾纖是單模或者多模光纖，用于泵浦光的傳輸；

所述高溫爐系統(tǒng)包括保溫腔體、加熱氣體、加熱氣體入口、加熱氣體出口、氣體風(fēng)扇、測溫計、氣體管道、管路開關(guān)、加熱裝置、冷卻裝置、氣體泵、光纖載物臺、待測光纖入口、待測光纖出口；

所述保溫腔體用于給待測光纖營造一個溫度穩(wěn)定且均勻的腔體，使光纖能在需要的特定溫度下進(jìn)行測量，保溫腔體的內(nèi)腔為一個密封的環(huán)境，使用過程中潔凈無粉塵無水氣，材質(zhì)為高純石英玻璃、三氧化二鋁或不銹鋼；

所述加熱氣體在測試時充滿整個保溫腔體，通過加熱該加熱氣體使保溫腔迅速的達(dá)到某一高溫、或者通過冷卻該加熱氣體使保溫腔迅速降至某一溫度；

所述加熱氣體入口和出口均做保溫處理，所述氣體風(fēng)扇用于保溫腔內(nèi)氣體的內(nèi)循環(huán)，使保溫腔內(nèi)的溫度均衡；

所述測溫計用于測量保溫腔內(nèi)部的溫度，其與氣體泵、加熱裝置、冷卻裝置構(gòu)成一反饋控制，通過氣體的加熱、冷卻、循環(huán)使保溫腔內(nèi)的溫度達(dá)到某一設(shè)定值；

所述光纖載物臺用于固定待測光纖，所述待測光纖入口的結(jié)構(gòu)呈圓柱體狀，在與保溫腔體接觸的部分采用O-ring密封，其它部分水冷處理，使連接光纖的溫度維持在室溫溫度，所述待測光纖出口的結(jié)構(gòu)呈圓柱體狀、在與保溫腔體接觸的部分采用O-ring密封、其它部分水冷處理，使連接光纖的溫度維持在室溫溫度；

所述測溫計、氣體泵、加熱裝置、冷卻裝置構(gòu)成的反饋控制中，溫度的控制采用PID控制，當(dāng)保溫腔溫度低于設(shè)計值時氣體泵調(diào)至第一轉(zhuǎn)速，氣體流經(jīng)加熱裝置，加熱裝置加熱部分保持目標(biāo)溫度，氣體回到腔體使腔體升溫，當(dāng)測溫計探測到溫度達(dá)到目標(biāo)溫度后系統(tǒng)維持溫度恒定，當(dāng)保溫腔溫度高于設(shè)計值時，氣體泵調(diào)至第二轉(zhuǎn)速，氣體流經(jīng)冷卻裝置、氣體回到腔體使腔體降溫，當(dāng)測溫計探測到溫度降到目標(biāo)溫度后系統(tǒng)維持溫度恒定。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量光纖在高溫下的性能的裝置，其特征在于，所述的連接光纖的芯包層直徑、數(shù)值孔徑、模場直徑、截止波長均需與測試系統(tǒng)相匹配，連接光纖與各部分的連接均為熔接連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量光纖在高溫下的性能的裝置，其特征在于，所述分光器用于將探測光或者泵浦光分成兩束，光強(qiáng)分別為1%和99%，其中1%的部分用于監(jiān)測探測光或泵浦光在測量過程中的功率、光譜性能，99%部分用于待測光纖的測量，分光器與探測光或者泵浦光通過連接光纖連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量光纖在高溫下的性能的裝置，其特征在于，所述待測光纖置于高溫爐系統(tǒng)中，當(dāng)測量溫度超出光纖的涂層的極限使用溫度時，待測光纖的涂覆層需要先剝離再進(jìn)行測試，待測光纖與連接光纖熔接連接，連接光纖的一部分和它們的熔接點位于高溫爐系統(tǒng)內(nèi)或者位于高溫爐系統(tǒng)外。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量光纖在高溫下的性能的裝置，其特征在于，所述探測裝置用于探測經(jīng)待測光纖的光信號，探測裝置是光功率計、光譜儀或光模式分析儀。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量光纖在高溫下的性能的裝置，其特征在于，所用加熱氣體是高純的干燥氣體，為氮氣、氧氣或氦氣。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量光纖在高溫下的性能的裝置，其特征在于，所述氣體管道用于氣體的輸送，管道外部做保溫處理；所述管路開關(guān)用于控制氣體進(jìn)入加熱裝置或者冷卻裝置，開關(guān)采用手動或者自動控制。

8.一種測量光纖在高溫下性能的方法，其使用權(quán)利要求1-7中任一項所述的裝置，其特征在于包括如下步驟：

1、按照權(quán)利要求1-7中的所述裝置，依次連接好探測光或者泵浦光、分光器、合束器、光隔離器、連接光纖；

2、確保高溫爐系統(tǒng)處于初始狀態(tài)，即加熱氣體、加熱裝置、測溫控溫系統(tǒng)、冷卻裝置、氣泵都處于待機(jī)狀態(tài)，然后打開保溫腔門將處理好的待測光纖置于光纖載物臺上，再將連接光纖插入光纖進(jìn)出口與待測光纖熔接連接并處理好熔接點、密封光纖進(jìn)出口并對進(jìn)出口采取水冷降溫；

3、待待測光纖在保溫腔體內(nèi)放置好后，關(guān)閉保溫腔門，開始向腔內(nèi)通入氮氣，使腔內(nèi)的濕度和潔凈度達(dá)到測試需求，最后使腔體完全密封；

4、依照待測光纖所需的溫度曲線設(shè)置好控溫系統(tǒng)的溫度、溫度速率，使腔體內(nèi)的溫度在指定的時間達(dá)到指定的溫度；

5、依據(jù)實驗所需在升溫、降溫或者溫度恒定的期間內(nèi)控制探測光或者泵浦光，探測裝置對待測光纖進(jìn)行測試。