[发明专利]基于侧面散射光探测的增益光纤吸收系数测量装置和方法

说明书

本申请涉及一种基于侧面散射光探测的增益光纤吸收系数测量装置和方法。所述装置包括光纤探测器和光纤固定台。光纤探测器通过滑动结构设置在光纤固定台上。光纤探测器和光纤固定台的相对表面构成横截面形状固定的管状通道，管状通道的方向和光纤探测器的滑动方向一致，用于固定放置待测增益光纤。测试光信号通过待测增益光纤时，光纤探测器滑动到多个测量位置获取待测增益光纤的侧面散射光信号。上述装置中光纤探测器对待测增益光纤的测量距离固定，通过获取待测增益光纤的侧面散射光信号计算其吸收系数，测量时不需要切割或移动光纤，可以降低测量操作因素引入的测量误差；还能显著缩短测量时间，降低测量仪器精度波动因素引入的测量误差。

技术领域

本申请涉及本光纤激光技术领域，特别是涉及一种基于侧面散射光探测的增益光纤吸收系数测量装置和方法。

背景技术

增益光纤是光激光器的核心组成之一，其作用是吸收泵浦光，产生粒子数翻转，从而为激光提供增益。测量增益光纤的泵浦吸收系数对于光纤拉制工艺、光纤激光器的搭建和非线性效应的抑制都有着重要的意义。

目前的增益光纤吸收系数测量系统和方法主要是基于泵浦光指数衰减定律，利用截断法测量不同增益光纤长度时输出的剩余泵浦光，进而计算出光纤吸收系数。

现有技术1(申请号201510728731.2)通过空间耦合将宽带光源满数值孔径地注入至待测光纤，待测光纤另一端用裸纤适配器耦合进光谱仪，测量过程中从后往前逐渐截短待测光纤，获取不同长度下对应的光谱，通过线性拟合法做直线，将斜率记为待测光纤的泵浦吸收系数。该方法的问题在于实施过程中需要多次切割光纤并插拔裸纤适配器，由于光谱仪对适配器中光纤的位置非常敏感，因此该操作容易引入人为误差。

现有技术2(授权公告号CN101886974B)是目前基于截断法较常见的方法，其基本思路是选取较长的待测光纤(5m～20m)，改变增益光纤的长度，利用空间光路将泵浦光和ASE光分开，测得剩余泵浦光的功率差值或光谱差值，并据此计算出光纤的泵浦吸收系数。该方法的问题在于：空间光路并不能完全将ASE光分开，存在一定系统误差；光纤太长容易引入弯曲损耗和扰模效果，改变泵浦吸收特性；以及，测量次数不够，容易引入随机误差。

现有技术3(授权公告号CN107238485B)在现有技术2的基础上构建了光纤振荡器，从而使ASE光变成了线宽较窄的信号光，同时结合现有技术1多次测量消除随机误差。该方法的问题在于：形成了振荡器结构，此时对纤芯中的信号光较强，有可能产生受激吸收，从而高估了光纤的吸收；每次截断光纤后，光纤输出端需要重新切割，切割角度的不同会对激光产生造成影响，从而影响吸收系数的测量。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供能够不改变待测增益光纤状态、以减少切割、弯曲、光谱测量等环节引入的测量误差的一种基于侧面散射光探测的增益光纤吸收系数测量装置和方法。

一种基于侧面散射光探测的增益光纤吸收系数测量装置，包括光纤探测器和光纤固定台。光纤探测器通过滑动结构设置在光纤固定台上。光纤探测器和光纤固定台的相对表面构成横截面形状固定的管状通道，管状通道的设置方向和光纤探测器的滑动方向一致，管状通道用于固定放置待测增益光纤。光纤探测器用于当测试光信号通过待测增益光纤时，滑动到多个预设的测量位置并获取待测增益光纤的侧面散射光信号。

使用时，将用于生成测试光信号的测试光源的输出端与场模匹配器的输入光纤连接，将场模匹配器的输出光纤与待测增益光纤的一端连接，将待测增益光纤的另一端对准输出光接收器，形成光路。其中，测试光源的中心波长是待测增益光纤的吸收波长，场模匹配器的输入光纤与测试光源匹配，场模匹配器的输出光纤与待测增益光纤的纤芯或内包层匹配(测量纤芯吸收系数时与纤芯匹配，测量包层吸收系数时与内包层匹配)。将待测增益光纤固定放置在管状通道中。将光纤探测器滑动到多个测量位置并获取待测增益光纤的侧面散射光信号，根据不同为值侧面散射光信号的变化情况得到待测增益光纤的吸收系数值。