[发明专利]一种微纳光纤色散测量方法

权利要求书

1.一种微纳光纤色散测量方法，其特征在于，所述微纳光纤色散测量方法，包括以下步骤：

1)利用可控的拉锥方法制备好拉锥光纤后，经过显微镜测量拉锥光纤的芯径a，然后再用相同的拉锥方法制备得到待测量的拉锥光纤，以显微镜测量得到的拉锥光纤的芯径作为待测量的拉锥光纤的芯径的预估值；

2)在待测量的拉锥光纤的输入端同时输入信号光和设定波长的泵浦光，在待测量的拉锥光纤的输出端测量信号光的增益；

3)在泵浦光的设定波长处，测量得到在泵浦光的设定波长处的信号光的增益随泵浦光的功率变化的实验数据；

4)将步骤1)得到的待测量的拉锥光纤的芯径的预估值，代入非线性系数的计算公式，计算非线性系数γ：

其中，d为拉锥光纤的直径，d＝2a，n₂为光纤非线性折射率系数，n₁为包层折射率，k₀＝2π/λ为真空中的传播常数，V为非线性系数的中间参数，λ为波长；

拉锥方法制备的非线性的拉锥光纤的色散β满足以下方程：

其中，U为色散的第一中间参数，W为色散的第二中间参数，J_v为第ν阶第一类贝塞尔函数，K_v为第ν阶第二类修正贝塞尔函数，ν为激光模式，求解色散方程，获得拉锥光纤的色散β，在获得拉锥光纤的色散β的情况下，根据色散的定义获得二阶色散β₂：

ω＝2πc/λ

其中，ω为角频率，c为光速，根据二阶色散β₂获得光纤色散系数D，D是实际工程应用中常用的参数：

由此得到在泵浦光的设定波长处的非线性系数γ和二阶色散β₂；

5)将步骤4)计算得到的在泵浦光的设定波长处的非线性系数γ和二阶色散β₂，代入增益公式，计算信号光的增益G：

Δκ＝β₂(ω₀-ω_-0)²+2γP_-0

其中，L为拉锥光纤的长度，g为增益参数，Δk为相位失陪量，P_-0为泵浦光在基频角频率ω_-0处的峰值功率，从而得到在泵浦光的设定波长处的信号光的增益随泵浦光的功率的变化曲线；

6)将步骤5)计算得到的在泵浦光的设定波长处的信号光的增益随泵浦光的功率的变化曲线，与步骤3)测量得到在泵浦光的设定波长处的信号光的增益随泵浦光的功率变化的实验数据相比较，二者如果不符合，进入步骤7)，如果符合，进入步骤9)；

7)在当前得到的二阶色散β₂的基础上，按照设定的步长，调整二阶色散β₂的数值，利用步骤4)得到的非线性系数γ，以及调整后的二阶色散β₂的数值，计算在泵浦光的设定波长处的信号光的增益随泵浦光的功率的变化曲线；

8)利用步骤7)调整后的二阶色散β₂的数值计算得到的在泵浦光的设定波长处的信号光的增益随泵浦光的功率的变化曲线，与步骤3)测量得到在泵浦光的设定波长处的信号光的增益随泵浦光的功率变化的实验数据相比较，二者如果不符合，返回步骤7)，如果符合，记录下此时的二阶色散β₂的数值和相应的泵浦光的波长，进入步骤9)；

9)改变泵浦光的波长，重复步骤1)～8)，直到泵浦光的波长变化范围超出泵浦激光器提供的能力，从而获得多组二阶色散β₂的数值和相应的泵浦光的波长，获得待测量的拉锥光纤的二阶色散β₂，由二阶色散β₂进一步获得光纤色散常数D。

2.如权利要求1所述的微纳光纤色散测量方法，其特征在于，进一步，利用色散方程和二阶色散的计算公式，以拉锥光纤的芯径的预估值为初始点，按照设定的步长调整拉锥光纤的芯径，计算在泵浦光的设定波长处的二阶色散，与步骤8)获得的二阶色散的数值比较，通过调整拉锥光纤的芯径，使计算结果与步骤8)获得的二阶色散的数值一致，由此获得拉锥光纤的芯径的真实值。

3.如权利要求2所述的微纳光纤色散测量方法，其特征在于，调整拉锥光纤的芯径的步长为0.05～0.15μm。