[发明专利]一种测量光纤在高温下性能的装置及方法

权利要求书

1.一种测量光纤在高温下的性能的装置，其特征在于，该装置包含一套全光纤测试系统和一套高温炉系统；

所述全光纤测试系统包含探测光或者泵浦光、连接光纤、分光器、光合束器、光隔离器、待测光纤、探测装置；

所述探测光用于测量待测光纤在高温下的损耗，探测光包含探测光源和尾纤，光源是一个波长、几个波长或者超连续谱，尾纤是单模或者多模光纤，用于探测光的传输；

所述泵浦光用于测量待测光纤的离子能级跃迁，泵浦光包含泵浦光源和尾纤，泵浦光源为半导体激光器、光纤激光器或者其他，尾纤是单模或者多模光纤，用于泵浦光的传输；

所述高温炉系统包括保温腔体、加热气体、加热气体入口、加热气体出口、气体风扇、测温计、气体管道、管路开关、加热装置、冷却装置、气体泵、光纤载物台、待测光纤入口、待测光纤出口；

所述保温腔体用于给待测光纤营造一个温度稳定且均匀的腔体，使光纤能在需要的特定温度下进行测量，保温腔体的内腔为一个密封的环境，使用过程中洁净无粉尘无水气，材质为高纯石英玻璃、三氧化二铝或不锈钢；

所述加热气体在测试时充满整个保温腔体，通过加热该加热气体使保温腔迅速的达到某一高温、或者通过冷却该加热气体使保温腔迅速降至某一温度；

所述加热气体入口和出口均做保温处理，所述气体风扇用于保温腔内气体的内循环，使保温腔内的温度均衡；

所述测温计用于测量保温腔内部的温度，其与气体泵、加热装置、冷却装置构成一反馈控制，通过气体的加热、冷却、循环使保温腔内的温度达到某一设定值；

所述光纤载物台用于固定待测光纤，所述待测光纤入口的结构呈圆柱体状，在与保温腔体接触的部分采用O-ring密封，其它部分水冷处理，使连接光纤的温度维持在室温温度，所述待测光纤出口的结构呈圆柱体状、在与保温腔体接触的部分采用O-ring密封、其它部分水冷处理，使连接光纤的温度维持在室温温度；

所述测温计、气体泵、加热装置、冷却装置构成的反馈控制中，温度的控制采用PID控制，当保温腔温度低于设计值时气体泵调至第一转速，气体流经加热装置，加热装置加热部分保持目标温度，气体回到腔体使腔体升温，当测温计探测到温度达到目标温度后系统维持温度恒定，当保温腔温度高于设计值时，气体泵调至第二转速，气体流经冷却装置、气体回到腔体使腔体降温，当测温计探测到温度降到目标温度后系统维持温度恒定。

2.根据权利要求1所述的测量光纤在高温下的性能的装置，其特征在于，所述的连接光纤的芯包层直径、数值孔径、模场直径、截止波长均需与测试系统相匹配，连接光纤与各部分的连接均为熔接连接。

3.根据权利要求1所述的测量光纤在高温下的性能的装置，其特征在于，所述分光器用于将探测光或者泵浦光分成两束，光强分别为1%和99%，其中1%的部分用于监测探测光或泵浦光在测量过程中的功率、光谱性能，99%部分用于待测光纤的测量，分光器与探测光或者泵浦光通过连接光纤连接。

4.根据权利要求1所述的测量光纤在高温下的性能的装置，其特征在于，所述待测光纤置于高温炉系统中，当测量温度超出光纤的涂层的极限使用温度时，待测光纤的涂覆层需要先剥离再进行测试，待测光纤与连接光纤熔接连接，连接光纤的一部分和它们的熔接点位于高温炉系统内或者位于高温炉系统外。

5.根据权利要求1所述的测量光纤在高温下的性能的装置，其特征在于，所述探测装置用于探测经待测光纤的光信号，探测装置是光功率计、光谱仪或光模式分析仪。

6.根据权利要求1所述的测量光纤在高温下的性能的装置，其特征在于，所用加热气体是高纯的干燥气体，为氮气、氧气或氦气。

7.根据权利要求1所述的测量光纤在高温下的性能的装置，其特征在于，所述气体管道用于气体的输送，管道外部做保温处理；所述管路开关用于控制气体进入加热装置或者冷却装置，开关采用手动或者自动控制。

8.一种测量光纤在高温下性能的方法，其使用权利要求1-7中任一项所述的装置，其特征在于包括如下步骤：

1、按照权利要求1-7中的所述装置，依次连接好探测光或者泵浦光、分光器、合束器、光隔离器、连接光纤；

2、确保高温炉系统处于初始状态，即加热气体、加热装置、测温控温系统、冷却装置、气泵都处于待机状态，然后打开保温腔门将处理好的待测光纤置于光纤载物台上，再将连接光纤插入光纤进出口与待测光纤熔接连接并处理好熔接点、密封光纤进出口并对进出口采取水冷降温；

3、待待测光纤在保温腔体内放置好后，关闭保温腔门，开始向腔内通入氮气，使腔内的湿度和洁净度达到测试需求，最后使腔体完全密封；

4、依照待测光纤所需的温度曲线设置好控温系统的温度、温度速率，使腔体内的温度在指定的时间达到指定的温度；

5、依据实验所需在升温、降温或者温度恒定的期间内控制探测光或者泵浦光，探测装置对待测光纤进行测试。