[發明專利]一種測量光纖在高溫下性能的裝置及方法

有效

• 申請號: 202010943739.1
• 申請日: 2020-09-09
• 公開（公告）號: CN112146846B
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 黃宏琪
• 申請（專利權）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

本發明公開了提供了本發明提供了一種測量光纖在高溫下性能的裝置及方法。該裝置包含一套全光纖測試系統和一套高溫爐系統，全光纖測試系統包含探測光（或者泵浦光）、連接光纖、分光器、光合束器、光隔離器、待測光纖、探測裝置等組件；高溫爐系統保溫腔體、加熱氣體、加熱氣體入口、加熱氣體出口、氣體風扇、測溫計、氣體管道、管路開關、氣體加熱裝置、氣體冷卻裝置、氣體泵、光纖載物臺、待測光纖入口、待測光纖出口等。測試時將待測光纖置于高溫爐系統內，并依次搭建好測試光路、然后對高溫爐內保溫腔體進行排空處理（使得腔體內部濕度、潔凈度達到實驗要求）、再密封保溫腔體、最后使腔體內部達到測試所需的溫度并同時對待測光纖測量。

技術領域

本發明屬于光纖測量技術領域，更具體地，涉及一種測量光纖在高溫下性能的裝置及方法。

背景技術

隨著科技的發展，特種光纖在工業加工、醫療、航空航天、軍事等領域得到廣泛的應用，而對這些光纖的測試通常在室溫下進行、除非是一些特定的老化或者穩定性實驗測試（這種測試溫度一般也不超過100℃）。然而在光纖激光器領域，所用的摻稀土光纖、無源匹配光纖、大芯徑光纖需要產生或傳輸大功率的激光，由于光纖本身的損耗導致光纖纖芯的溫度極高（幾百℃以上），雖然在使用過程中為了保護光纖的性能（一般光纖的涂覆層溫度不能超過80℃）對光纖進行風冷或者水冷處理，但是由于光纖玻璃部分通常是二氧化硅及其共摻劑，導熱系數極低導致光纖纖芯的工作溫度通常達到100-300℃。而現有的對無源匹配光纖、大芯徑光纖的損耗以及摻稀土光纖的損耗、吸收系數、轉換效率、光暗化、光束質量、模式的測量依然是在室溫下進行，不能很好的反映光纖在使用過程中的性能。

以摻稀土光纖的吸收、發射譜為例，稀土離子在不同的溫度下其吸收發射的峰值強度、峰值波長以及譜的形狀都是不同的。另外摻稀土光纖的光暗化漂白、高功率下的模式不穩定等都與光纖的溫度有關。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種測量光纖在高溫下性能的裝置及方法。使用該裝置和方法可以測量光纖在不同溫度下的諸如損耗、發射吸收光譜、光暗化、模式不穩定等光學性能。

為了實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種測量光纖在高溫下性能的裝置，該裝置包含一套全光纖測試系統和一套高溫爐系統；

所述的全光纖測試系統包含探測光（或者泵浦光）、連接光纖、分光器、光合束器、光隔離器、待測光纖、探測裝置等組件；

上述的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，光源可以是一個波長或者幾個波長甚至是超連續譜，尾纖通常是單模或者多模光纖，用于探測光的傳輸；

上述的泵浦光用于待測光纖的離子能級躍遷或者是其他，泵浦光包含泵浦光源和尾纖，泵浦光源可以是半導體激光器、光纖激光器或者其他，尾纖通常是單模或者多模光纖，用于泵浦光的傳輸；

上述的連接光纖用于測試系統的連接，其芯包層直徑、數值孔徑、模場直徑、截止波長等均需與測試系統相匹配，且連接光纖的損耗要盡可能的小，連接光纖與各部分的連接均為熔接連接；

上述的分光器主要用于將探測光或者泵浦光分成兩束，光強通常是1%和99%，其中1%的部分用于監測探測光或泵浦光在測量過程中的功率、光譜等等性能，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；

上述的光合束器用于將探測光或泵浦光耦合至后續的連接光纖；

上述的光隔離器用于保護探測光源或泵浦光源，其只允許探測光或者泵浦光向待測光纖的方向傳輸，對可能的由待測光纖向探測光或者泵浦光方向的光進行隔離；

上述的待測光纖即需要測量其在高溫下的某一或者某幾個光纖性能的光纖，其置于高溫爐系統中，在較高溫度下（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可以位于高溫爐系統內、也可以位于高溫爐系統外；