[发明专利]掺稀土元素光纤激光上能级荧光寿命直接测量装置和方法

权利要求书

1.一种掺稀土元素光纤激光上能级荧光寿命直接测量装置，其特征在于：包括样品放置平台(4)、泵浦光源(1)、光束聚焦系统(3)、光电探测器(7)和数据采集处理单元；

样品放置平台(4)用于固定样品光纤(5)；

泵浦光源(1)位于样品放置平台(4)的上方，用于出射垂直于样品光纤(5)光轴方向的泵浦光束(2)；

光束聚焦系统(3)位于泵浦光源(1)的出射光路中，用于将垂直于样品光纤(5)光轴方向的泵浦光束(2)会聚至样品光纤(5)的纤芯掺杂区域进行高效荧光激发；

泵浦光束(2)聚焦至样品光纤(5)的位置与样品光纤(5)输出端面之间的距离为l，其中l为正数；l的取值确保稀土离子重吸收效应对测量结果无影响或能够减弱稀土离子重吸收效应对测量结果的影响；l的取值位于5-10mm之间；

光电探测器(7)位于样品放置平台(4)一侧，用于接收沿样品光纤(5)光轴方向出射的激发后的荧光，并将信号输出至数据采集处理单元；

数据采集处理单元用于根据接收的信号进行数据处理，获得掺稀土元素光纤激光上能级荧光寿命，并记录。

2.根据权利要求1所述的一种掺稀土元素光纤激光上能级荧 光寿命直接测量装置，其特征在于：泵浦光源(1)为具备单脉冲输出工作模式的泵浦光源，输出泵浦光脉冲的脉冲宽度小于样品光纤激光上能级荧光寿命至少一个数量级。

3.根据权利要求2所述的一种掺稀土元素光纤激光上能级荧光寿命直接测量装置，其特征在于：光电探测器(7)的响应时间为纳秒级。

4.根据权利要求3所述的一种掺稀土元素光纤激光上能级荧光寿命直接测量装置，其特征在于：还包括位于样品光纤(5)输出端与光电探测器(7)之间的荧光收集系统(8)，用于将样品光纤(5)出射的激发后的荧光(6)尽量多的收集至光电探测器(7)的光敏面。

5.根据权利要求4所述的一种掺稀土元素光纤激光上能级荧光寿命直接测量装置，其特征在于：还包括同步控制系统(9)，用于控制输出泵浦光脉冲和数据采集处理单元响应的时序。

6.一种掺稀土元素光纤激光上能级荧光寿命直接测量方法，其特征在于，基于权利要求1-5任一所述的掺稀土元素光纤激光上能级荧光寿命直接测量装置，包括以下步骤：

步骤1、将样品光纤(5)固定放置于样品放置平台(4)上，调节泵浦光源(1)出射的泵浦光束(2)垂直于待测样品光纤(5)的光轴方向；

步骤2、粗调光束聚焦系统(3)使泵浦光束(2)会聚至样品光纤(5)的纤芯掺杂区域进行高效荧光激发；

步骤3、精调光束聚焦系统(3)和光电探测器(7)位置，待光电探测器(7)输出信号幅度值最大时，保持光束聚焦系统和光电探测器(7)状态；

步骤4、调节泵浦光源(1)至单脉冲输出工作模式，在泵浦光源(1 )输出单个泵浦光脉冲的同时，数据采集处理单元开始记录光电探测器(7)输出荧光信号的时域波形，获得荧光强度衰减曲线；

步骤5、数据采集处理单元根据发光衰减关系，计算得出样品光纤的激光上能级荧光寿命。