《增益光纖光子暗化測試系統》是武漢銳科光纖雷射器技術有限責任公司於2011年6月28日申請的發明專利，該專利的申請號為2011101768221，公布號為CN102252834A，公布日為2011年11月23日，發明人是閆大鵬、李成、李立波、劉曉旭，該專利屬於光纖製造技術領域。
《增益光纖光子暗化測試系統》結構為帶尾纖紅光光源通過光纖與帶尾纖光隔離器相連，帶尾纖光隔離器與光纖耦合器的輸入端信號光纖相熔接，帶尾纖半導體雷射器與光纖耦合器的輸入端泵浦光纖相熔接，光纖耦合器的輸出端信號光纖與被測增益光纖一端相熔接，被測增益光纖的另一端切割成平面，且輸出光束經準直透鏡準直後，依次經過半導體雷射器輸出波長光濾波器、增益光纖激發波長光濾波器、窄帶光濾波器後進入功率檢測器。
2014年11月6日，《增益光纖光子暗化測試系統》獲得第十六屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《增益光纖光子暗化測試系統》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：增益光纖光子暗化測試系統
- 公布號：CN102252834A
- 公布日：2011年11月23日
- 申請號：2011101768221
- 申請日：2011年6月28日
- 申請人：武漢銳科光纖雷射器技術有限責任公司
- 地址：湖北省武漢市東湖新技術開發區華中科技大學科技園創新基地10號樓
- 發明人：閆大鵬、李成、李立波、劉曉旭
- 分類號：G01M11/02（2006.01）I
- 代理機構：武漢開元智慧財產權代理有限公司
- 類別：發明專利
- 代理人：唐正玉
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
增益光纖是光纖雷射器的增益介質，摻稀土纖芯為其增益區。由於光纖雷射器具有體積小、重量輕、效率高、光束質量好等優點，已廣泛套用於工業加工、科學研究、軍事等領域。為獲得高功率光纖雷射輸出，需要抑制各種非線性效應，如受激布里淵散射（SBS）、受激拉曼散射（SRS）等，就需要採用儘可能短的光纖，同時提高增益光纖的摻雜濃度。
光子暗化（photo darkening）是指增益光纖以某種波長激發時，光纖中雷射傳輸時出現能量損耗的現象，這種現象在許多摻雜增益光纖中，如摻鐿、摻銩、摻鐠光纖等。它將直接導致增益光纖的永久性退化，其形成過程是不可逆的。增益光纖的摻雜濃度越大，其光子暗化也越明顯，而光子暗化的產生將大幅縮短以增益光纖為增益介質的光纖雷射器的使用壽命。
因此，要實現高功率光纖雷射器，就要使得增益光纖的摻雜濃度獲得一定的平衡，既能抑制增益光纖的各種非線性效應，又要保證其具有較小的光子暗化效應。但2011年6月前對於增益光纖的光子暗化效應，尚無可靠的測試方法。
發明內容
專利目的
《增益光纖光子暗化測試系統》的目的提供一種增益光纖光子暗化測試系統，該發明的增益光纖光子暗化測試系統簡便可靠，可有效檢測增益光纖的光子暗化效應並指導增益光纖選擇合適的摻雜濃度，對於研製高效率、低光子暗化效應的增益光纖具有非常重要的意義。
技術方案
《增益光纖光子暗化測試系統》包括帶尾纖紅光光源、帶尾纖光隔離器、帶尾纖半導體雷射器、光纖耦合器、被測增益光纖、準直透鏡、半導體雷射器輸出波長光濾波器、增益光纖激發波長光濾波器、窄帶光濾波器、功率檢測器；帶尾纖紅光光源通過光纖與帶尾纖光隔離器相連，帶尾纖光隔離器與光纖耦合器的輸入端信號光纖相熔接，帶尾纖半導體雷射器與光纖耦合器的輸入端泵浦光纖相熔接，光纖耦合器的輸出端信號光纖與被測增益光纖一端相熔接，被測增益光纖的另一端切割成平面，且輸出光束經準直透鏡準直後，依次經過半導體雷射器輸出波長光濾波器、增益光纖激發波長光濾波器、窄帶光濾波器後進入功率檢測器。
所述的帶尾纖紅光光源為可見紅光，波長為630納米-650納米的紅光。
所述的帶尾纖光隔離器對630納米-650納米紅光的正向插入損耗小於1.5分貝，反向隔離度大於30分貝，保證帶尾纖630納米-650納米納米紅光光源的安全運行。
所述的帶尾纖半導體雷射器的輸出波長根據增益光纖的摻雜介質作相應選擇。如對摻鐿光纖，可選用波長為915納米或976納米的半導體雷射器；對摻銩光纖，選用波長為790納米的半導體雷射器。
所述的光纖耦合器輸入端有信號光纖和泵浦光纖，其信號光纖與帶尾纖光隔離器相熔接，而其泵浦光纖與帶尾纖半導體雷射器熔接在一起。
所述的被測增益光纖為摻稀土光纖，如摻鐿、摻銩、摻鐠光纖等。
所述的準直透鏡為平凸透鏡或凸透鏡，對增益光纖出射光束進行準直。
所述的半導體雷射器輸出波長光濾波器對半導體雷射器輸出波長光的反射率大於99.9％，對其它波長光透過率大於99.9％，用於濾除殘餘的半導體雷射器輸出波長的光。
所述的增益光纖激發波長光濾波器，對增益光纖激發波長光的反射率大於99.9％，對其它波長光透過率大於99.9％。其波長根據摻雜增益光纖的激發波長來選定，如對摻鐿光纖，濾波器8對1000納米-1200納米波長光的反射率大於99.9％，對其它波長光透過率大於99.9％。
所述的窄帶光濾波器的頻寬小於1納米，對630納米-650納米波段的透過率大於99.9％，對其它波長光反射率大於99.9％。
所述的功率檢測器為2011年6月以前的包含光電探頭和數據採集系統的功率檢測器，用於檢測並實時記錄入射光束的功率數據，並進行數據處理。
改善效果
該發明的增益光纖光子暗化測試系統簡便可靠，可有效檢測增益光纖的光子暗化效應並指導增益光纖選擇合適的摻雜濃度，對於研製高效率、低光子暗化效應的增益光纖具有非常重要的意義。
附圖說明
圖1為該發明的結構示意圖。
圖1
圖2為採用該發明的測試出的各種不同類型摻鐿增益光纖的光子暗化效應結果圖。
圖2
權利要求
1.《增益光纖光子暗化測試系統》包括帶尾纖紅光光源（1）、帶尾纖光隔離器（2）、帶尾纖半導體雷射器（3）、光纖耦合器（4）、被測增益光纖（5）、準直透鏡（6）、半導體雷射器輸出波長光濾波器（7）、增益光纖激發波長光濾波器（8）、窄帶光濾波器（9）和功率檢測器（10），其特徵在於：帶尾纖紅光光源（1）通過光纖與帶尾纖光隔離器（2）相連，帶尾纖光隔離器（2）與光纖耦合器（4）的輸入端信號光纖相熔接，帶尾纖半導體雷射器（3）與光纖耦合器（4）的輸入端泵浦光纖相熔接，光纖耦合器（4）的輸出端信號光纖與被測增益光纖（5）一端相熔接，被測增益光纖（5）的另一端切割成平面，且輸出光束經準直透鏡（6）準直後，依次經過半導體雷射器輸出波長光濾波器（7）、增益光纖激發波長光濾波器（8）、窄帶光濾波器（9）後進入功率檢測器（10）。
2.根據權利要求1所述的增益光纖光子暗化測試系統，其特徵在於：所述的帶尾纖紅光光源（1）為可見紅光，波長為630納米-650納米的紅光。
3.根據權利要求1所述的增益光纖光子暗化測試系統，其特徵在於：所述的帶尾纖光隔離器（2）對630納米-650納米的紅光的正向插入損耗小於1.5分貝，反向隔離度大於30分貝。
4.根據權利要求1所述的增益光纖光子暗化測試系統，其特徵在於：所述的帶尾纖半導體雷射器（3）的輸出波長根據增益光纖的摻雜介質作相應選擇，對摻鐿光纖的增益光纖，選用波長為915納米或976納米的帶尾纖半導體雷射器；對摻銩光纖的增益光纖，選用波長為790納米的帶尾纖半導體雷射器。
5.根據權利要求1所述的增益光纖光子暗化測試系統，其特徵在於：所述的半導體雷射器輸出波長光濾波器（7）對半導體雷射器輸出波長光的反射率大於99.9％，對其它波長光透過率大於99.9％。
6.根據權利要求1所述的增益光纖光子暗化測試系統，其特徵在於：所述的增益光纖激發波長光濾波器（8）對增益光纖激發波長光的反射率大於99.9％，對其它波長光透過率大於99.9％。
7.根據權利要求1所述的增益光纖光子暗化測試系統，其特徵在於：所述的窄帶光濾波器（9）的頻寬小於1納米，對630納米-650納米波段的透過率大於99.9％，對其它波長光反射率大於99.9％。
實施方式
如圖1所示，《增益光纖光子暗化測試系統》包括帶尾纖633納米紅光光源1、帶尾纖光隔離器2、帶尾纖半導體雷射器3、光纖耦合器4、被測增益光纖5、準直透鏡6、半導體雷射器輸出波長光濾波器7、增益光纖激發波長光濾波器8、633納米窄帶光濾波器9、功率檢測器10；帶尾纖633納米紅光光源1通過光纖與帶尾纖光隔離器2相連，帶尾纖光隔離器2與光纖耦合器4的輸入端信號光纖相熔接，帶尾纖半導體雷射器3與光纖耦合器4的輸入端泵浦光纖相熔接，光纖耦合器4的輸出端信號光纖與被測增益光纖5一端相熔接，被測增益光纖5的另一端切割成平面，且輸出光束經準直透鏡6準直後為平行光束，此時準直光束包含633納米紅光、帶尾纖半導體雷射器所發出的未被被測增益光纖5吸收完的光和被測增益光纖5所激發的光；準直光束先經過半導體雷射器輸出波長光濾波器7，濾除殘餘的半導體雷射器輸出波長的光；再經過增益光纖激發波長光濾波器8濾除被測增益光纖5所激發的光；最後通過對633納米波段的透過率大於99.9％的633納米窄帶光濾波器9，採用功率檢測器10測量光束的功率並實時記錄數據，最後進行數據處理。
所述的帶尾纖光隔離器2對633納米紅光的正向插入損耗小於1.5分貝，反向隔離度大於30分貝，保證帶尾纖633納米紅光光源1的安全運行。所述的帶尾纖半導體雷射器3，其輸出波長根據增益光纖的摻雜介質作相應選擇。如對摻鐿光纖，可選用波長為915納米或976納米的半導體雷射器；對摻銩光纖，選用波長為790納米的半導體雷射器。所述的被測增益光纖5為摻稀土光纖，如摻鐿、摻銩、摻鐠光纖等。所述的準直透鏡6為平凸透鏡或凸透鏡，對增益光纖出射光束進行準直。所述的半導體雷射器輸出波長光濾波器7對半導體雷射器輸出波長光的反射率大於99.9％，對其它波長光透過率大於99.9％，用於濾除殘餘的半導體雷射器輸出波長的光。所述的增益光纖激發波長光濾波器8，對增益光纖激發波長光的反射率大於99.9％，對其它波長光透過率大於99.9％。其波長根據摻雜增益光纖的激發波長來選定，如對摻鐿光纖，濾波器8對1000納米-1200納米波長光的反射率大於99.9％，對其它波長光透過率大於99.9％。
所述的功率檢測器10為2011年6月以前的包含光電探頭和數據採集系統的功率檢測器，用於檢測並實時記錄入射光束的功率數據，並進行數據處理。
以摻鐿增益光纖為例，按照上述搭好測試平台後，先打開帶尾纖633納米紅光光源1，功率檢測器10隨後會檢測到633納米紅光信號；然後開啟帶尾纖半導體雷射器3，功率檢測器10所探測到的633納米紅光信號功率會發生變化，實時採集隨時間變化的功率數據，並對其進行數據分析。圖2為所測試出的各種不同類型摻鐿增益光纖的光子暗化效應結果圖，探測到的633納米紅光功率隨時間下降得越快，則其光子暗化效應越大。
榮譽表彰
2014年11月6日，《增益光纖光子暗化測試系統》獲得第十六屆中國專利優秀獎。
