[發(fā)明專利]摻稀土元素光纖激光上能級(jí)熒光壽命直接測(cè)量裝置和方法有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 202110406713.8 | 申請(qǐng)日： | 2021-04-15 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN113155795B | 公開（公告）日： | 2023-03-21 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 諶鴻偉;陶蒙蒙;趙海川;趙柳;朱峰;黃超;沈炎龍;黃珂 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 西北核技術(shù)研究所 |
| 主分類號(hào)： | G01N21/64 | 分類號(hào)： | G01N21/64;G01N21/01 |
| 代理公司： | 西安智邦專利商標(biāo)代理有限公司 61211 | 代理人： | 汪海艷 |
| 地址： | 710024 陜*** | 國(guó)省代碼： | 陜西;61 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 稀土元素 光纖 激光 能級(jí) 熒光 壽命 直接 測(cè)量 裝置 方法 | ||
1.一種摻稀土元素光纖激光上能級(jí)熒光壽命直接測(cè)量裝置，其特征在于：包括樣品放置平臺(tái)(4)、泵浦光源(1)、光束聚焦系統(tǒng)(3)、光電探測(cè)器(7)和數(shù)據(jù)采集處理單元；
樣品放置平臺(tái)(4)用于固定樣品光纖(5)；
泵浦光源(1)位于樣品放置平臺(tái)(4)的上方，用于出射垂直于樣品光纖(5)光軸方向的泵浦光束(2)；
光束聚焦系統(tǒng)(3)位于泵浦光源(1)的出射光路中，用于將垂直于樣品光纖(5)光軸方向的泵浦光束(2)會(huì)聚至樣品光纖(5)的纖芯摻雜區(qū)域進(jìn)行高效熒光激發(fā)；
泵浦光束(2)聚焦至樣品光纖(5)的位置與樣品光纖(5)輸出端面之間的距離為l，其中l(wèi)為正數(shù)；l的取值確保稀土離子重吸收效應(yīng)對(duì)測(cè)量結(jié)果無影響或能夠減弱稀土離子重吸收效應(yīng)對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響；l的取值位于5-10mm之間；
光電探測(cè)器(7)位于樣品放置平臺(tái)(4)一側(cè)，用于接收沿樣品光纖(5)光軸方向出射的激發(fā)后的熒光，并將信號(hào)輸出至數(shù)據(jù)采集處理單元；
數(shù)據(jù)采集處理單元用于根據(jù)接收的信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，獲得摻稀土元素光纖激光上能級(jí)熒光壽命，并記錄。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種摻稀土元素光纖激光上能級(jí)熒 光壽命直接測(cè)量裝置，其特征在于：泵浦光源(1)為具備單脈沖輸出工作模式的泵浦光源，輸出泵浦光脈沖的脈沖寬度小于樣品光纖激光上能級(jí)熒光壽命至少一個(gè)數(shù)量級(jí)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種摻稀土元素光纖激光上能級(jí)熒光壽命直接測(cè)量裝置，其特征在于：光電探測(cè)器(7)的響應(yīng)時(shí)間為納秒級(jí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種摻稀土元素光纖激光上能級(jí)熒光壽命直接測(cè)量裝置，其特征在于：還包括位于樣品光纖(5)輸出端與光電探測(cè)器(7)之間的熒光收集系統(tǒng)(8)，用于將樣品光纖(5)出射的激發(fā)后的熒光(6)盡量多的收集至光電探測(cè)器(7)的光敏面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種摻稀土元素光纖激光上能級(jí)熒光壽命直接測(cè)量裝置，其特征在于：還包括同步控制系統(tǒng)(9)，用于控制輸出泵浦光脈沖和數(shù)據(jù)采集處理單元響應(yīng)的時(shí)序。
6.一種摻稀土元素光纖激光上能級(jí)熒光壽命直接測(cè)量方法，其特征在于，基于權(quán)利要求1-5任一所述的摻稀土元素光纖激光上能級(jí)熒光壽命直接測(cè)量裝置，包括以下步驟：
步驟1、將樣品光纖(5)固定放置于樣品放置平臺(tái)(4)上，調(diào)節(jié)泵浦光源(1)出射的泵浦光束(2)垂直于待測(cè)樣品光纖(5)的光軸方向；
步驟2、粗調(diào)光束聚焦系統(tǒng)(3)使泵浦光束(2)會(huì)聚至樣品光纖(5)的纖芯摻雜區(qū)域進(jìn)行高效熒光激發(fā)；
步驟3、精調(diào)光束聚焦系統(tǒng)(3)和光電探測(cè)器(7)位置，待光電探測(cè)器(7)輸出信號(hào)幅度值最大時(shí)，保持光束聚焦系統(tǒng)和光電探測(cè)器(7)狀態(tài)；
步驟4、調(diào)節(jié)泵浦光源(1)至單脈沖輸出工作模式，在泵浦光源(1 )輸出單個(gè)泵浦光脈沖的同時(shí)，數(shù)據(jù)采集處理單元開始記錄光電探測(cè)器(7)輸出熒光信號(hào)的時(shí)域波形，獲得熒光強(qiáng)度衰減曲線；
步驟5、數(shù)據(jù)采集處理單元根據(jù)發(fā)光衰減關(guān)系，計(jì)算得出樣品光纖的激光上能級(jí)熒光壽命。
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G01N 借助于測(cè)定材料的化學(xué)或物理性質(zhì)來測(cè)試或分析材料
G01N21-00 利用光學(xué)手段，即利用紅外光、可見光或紫外光來測(cè)試或分析材料
G01N21-01 .便于進(jìn)行光學(xué)測(cè)試的裝置或儀器
G01N21-17 .入射光根據(jù)所測(cè)試的材料性質(zhì)而改變的系統(tǒng)
G01N21-62 .所測(cè)試的材料在其中被激發(fā)，因之引起材料發(fā)光或入射光的波長(zhǎng)發(fā)生變化的系統(tǒng)
G01N21-75 .材料在其中經(jīng)受化學(xué)反應(yīng)的系統(tǒng)，測(cè)試反應(yīng)的進(jìn)行或結(jié)果
G01N21-84 .專用于特殊應(yīng)用的系統(tǒng)
