[发明专利]一种测量光纤在高温下性能的装置及方法

说明书

本发明公开了提供了本发明提供了一种测量光纤在高温下性能的装置及方法。该装置包含一套全光纤测试系统和一套高温炉系统，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、探测装置等组件；高温炉系统保温腔体、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、气体加热装置、气体冷却装置、气体泵、光纤载物台、待测光纤入口、待测光纤出口等。测试时将待测光纤置于高温炉系统内，并依次搭建好测试光路、然后对高温炉内保温腔体进行排空处理（使得腔体内部湿度、洁净度达到实验要求）、再密封保温腔体、最后使腔体内部达到测试所需的温度并同时对待测光纤测量。

技术领域

本发明属于光纤测量技术领域，更具体地，涉及一种测量光纤在高温下性能的装置及方法。

背景技术

随着科技的发展，特种光纤在工业加工、医疗、航空航天、军事等领域得到广泛的应用，而对这些光纤的测试通常在室温下进行、除非是一些特定的老化或者稳定性实验测试（这种测试温度一般也不超过100℃）。然而在光纤激光器领域，所用的掺稀土光纤、无源匹配光纤、大芯径光纤需要产生或传输大功率的激光，由于光纤本身的损耗导致光纤纤芯的温度极高（几百℃以上），虽然在使用过程中为了保护光纤的性能（一般光纤的涂覆层温度不能超过80℃）对光纤进行风冷或者水冷处理，但是由于光纤玻璃部分通常是二氧化硅及其共掺剂，导热系数极低导致光纤纤芯的工作温度通常达到100-300℃。而现有的对无源匹配光纤、大芯径光纤的损耗以及掺稀土光纤的损耗、吸收系数、转换效率、光暗化、光束质量、模式的测量依然是在室温下进行，不能很好的反映光纤在使用过程中的性能。

以掺稀土光纤的吸收、发射谱为例，稀土离子在不同的温度下其吸收发射的峰值强度、峰值波长以及谱的形状都是不同的。另外掺稀土光纤的光暗化漂白、高功率下的模式不稳定等都与光纤的温度有关。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种测量光纤在高温下性能的装置及方法。使用该装置和方法可以测量光纤在不同温度下的诸如损耗、发射吸收光谱、光暗化、模式不稳定等光学性能。

为了实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种测量光纤在高温下性能的装置，该装置包含一套全光纤测试系统和一套高温炉系统；

所述的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、探测装置等组件；

上述的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，光源可以是一个波长或者几个波长甚至是超连续谱，尾纤通常是单模或者多模光纤，用于探测光的传输；

上述的泵浦光用于待测光纤的离子能级跃迁或者是其他，泵浦光包含泵浦光源和尾纤，泵浦光源可以是半导体激光器、光纤激光器或者其他，尾纤通常是单模或者多模光纤，用于泵浦光的传输；

上述的连接光纤用于测试系统的连接，其芯包层直径、数值孔径、模场直径、截止波长等均需与测试系统相匹配，且连接光纤的损耗要尽可能的小，连接光纤与各部分的连接均为熔接连接；

上述的分光器主要用于将探测光或者泵浦光分成两束，光强通常是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、光谱等等性能，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；

上述的光合束器用于将探测光或泵浦光耦合至后续的连接光纤；

上述的光隔离器用于保护探测光源或泵浦光源，其只允许探测光或者泵浦光向待测光纤的方向传输，对可能的由待测光纤向探测光或者泵浦光方向的光进行隔离；

上述的待测光纤即需要测量其在高温下的某一或者某几个光纤性能的光纤，其置于高温炉系统中，在较高温度下（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可以位于高温炉系统内、也可以位于高温炉系统外；