CN108195484A - 一种基于可调谐光纤激光器温度测试系统及其测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于可调谐光纤激光器温度测试系统统，包括波分复用器，所述波分复用器的输入端与泵浦源的输出端连接，并且波分复用器的输入端与细芯光纤的输出端连接，所述细芯光纤的输入端与耦合器的输出端连接，并且波分复用器的输出端与EDF的输入端连接，所述耦合器的输入端分别与EDF和光谱仪的输出端连接，涉及细芯光纤激光器的应变测试技术领域。该基于可调谐光纤激光器温度测试系统统及其测试方法，可以更好的对细芯光纤形式的激光器进行应变测试实验，改变了该方面应变测试实验还依次存在极大缺陷的问题，更好的为研究学者的研究提供了依据，促进了对光纤激光器的发展，更加的推动了我国科研事业的进步。

Description

一种基于可调谐光纤激光器温度测试系统及其测试方法

技术领域

本发明涉及细芯光纤激光器的应变测试技术领域，具体为一种基于可调谐光纤激光器温度测试系统及其测试方法。

背景技术

光纤激光器是指用掺稀土元素玻璃光纤作为增益介质的激光器，光纤激光器可在光纤放大器的基础上开发出来：在泵浦光的作用下光纤内极易形成高功率密度，造成激光工作物质的激光能级“粒子数反转”，当适当加入正反馈回路(构成谐振腔)便可形成激光振荡输出，光纤激光器应用范围非常广泛，包括激光光纤通讯、激光空间远距通讯、工业造船、汽车制造、激光雕刻激光打标激光切割、印刷制辊、金属非金属钻孔/切割/焊接(铜焊、淬水、包层以及深度焊接)、军事国防安全、医疗器械仪器设备、大型基础建设，作为其他激光器的泵浦源等等。

光纤激光器作为一种具有广阔应用前景的激光光源，具有宽带可调谐、较高的信噪比、较窄的输出激光线宽等优势广泛地应用于光纤传感、光纤通信、光学加工等领域。光纤激光器由泵浦源、谐振腔和增益介质三部分构成，光纤激光器的腔长越长，光纤的非线性效应就越明显，因此有必要缩短掺铒光纤的长度，同时短腔也是光纤激光器实现单纵模运作的重要条件。波长可调谐环形腔光纤激光器结构简单且易于实现，该结构通常由一对波分复用器、耦合器、泵浦源和连接在中间的增益介质组成。环形腔光纤激光器通常用于产生窄线宽激光输出，在环形腔激光器中插入干涉滤波结构可以实现波长灵活可调谐。光纤激光器具有输出纵模个数少且输出稳定无跳模现象等优势，常被用于光纤传感领域，因此设计一种波长可调谐光纤激光器的纵模传感系统具有重要的理论意义和应用价值。

目前，光纤激光器已经在诸多的领域得到了广泛的应用，使用和开发的技术已经相对成熟，但是，基于可调谐光纤激光器温度测试还没有较好的进展，无法对可调谐光纤激光器进行温度测试实验，在该方面还依次存在极大的缺陷，有待研究学者的进一步研究。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于可调谐光纤激光器温度测试系统统及其测试方法，解决了基于可调谐光纤激光器温度测试还没有较好的进展，无法对可调谐光纤激光器进行温度测试实验，在该方面还依次存在极大缺陷的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于可调谐光纤激光器温度测试系统统，包括波分复用器，所述波分复用器的输入端与泵浦源的输出端连接，并且波分复用器的输入端与细芯光纤的输出端连接，所述细芯光纤的输入端与耦合器的输出端连接，并且波分复用器的输出端与EDF的输入端连接，所述耦合器的输入端分别与EDF和光谱仪的输出端连接。

优选的，所述细芯光纤的连接处还设置有变频器。

优选的，所述细芯光纤上设置有掺杂光纤，并且掺杂光纤应选用较短长度和较高的掺杂浓度以降低系统的泵浦阈值。

优选的，所述细芯光纤构成马赫曾德结构，并且马赫曾德结构由9/125μm单模和5/130μm单模光纤构成。

本发明还公开了一种基于可调谐光纤激光器温度测试系统统的测试方法，具体包括以下步骤；

S1、首先，搭建光纤激光器：将泵浦源、波分复用器、耦合器、细芯光纤和掺杂光纤进行熔接；

S2、接下来，对该光纤激光器进行温度标定：光纤的主要材料是石英玻璃，通过温度对玻璃的影响特性，可以确定温度对光纤长度的影响，改变整体谐振腔的周围温度，引起谐振腔腔长发生相应的膨胀或收缩，从而导致纵模发生漂移，当温度升高时，腔长伸长，纵模红移；当温度降低时，腔长减小，纵模蓝移，在设定温度范围内逐渐增高或降低温度，记录纵模漂移的数值，得到纵模随温度变化的曲线。

S3、最终，通过得到应变与激光纵模间隔之间的标定曲线对温度进行测量，利用温度标定曲线，确定谐振腔所处应变。

(三)有益效果

本发明提供了一种基于可调谐光纤激光器温度测试系统统及其测试方法。具备以下有益效果：该基于可调谐光纤激光器温度测试系统统及其测试方法，通过波分复用器的输入端与泵浦源的输出端连接，波分复用器的输入端与细芯光纤的输出端连接，细芯光纤的输入端与耦合器的输出端连接，波分复用器的输出端与EDF的输入端连接，耦合器的输入端分别与EDF和光谱仪的输出端连接，以及S1、搭建光纤激光器；S2、对该光纤激光器进行温度标定；S3、通过得到应变与激光纵模间隔之间的标定曲线对温度进行测量的测试方法，解决了目前基于可调谐光纤激光器温度测试还没有较好进展的情况，可以更好的对可调谐光纤激光器进行应变测试实验，改变了该方面应变测试实验还依次存在极大缺陷的问题，更好的为研究学者的研究提供了依据，促进了对光纤激光器的发展，更加的推动了我国科研事业的进步。

附图说明

图1为本发明应变测试系统结构图；

图2为本发明细芯光纤结构示意图；

图3为本发明应变变化示意图；

图中，1波分复用器、2泵浦源、3细芯光纤、4耦合器、5EDF、6光谱仪、7变频器、8掺杂光纤。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种基于可调谐光纤激光器温度测试系统统，如图1-3所示，包波分复用器1，波分复用器1的输入端与泵浦源2的输出端连接，并且波分复用器1的输入端与细芯光纤3的输出端连接，细芯光纤3的连接处还设置有变频器7，变频器7可以对细芯光纤3进行保护，增强其稳定性，细芯光纤3上设置有掺杂光纤8，并且掺杂光纤8应选用较短长度和较高的掺杂浓度以降低系统的泵浦阈值，细芯光纤3构成马赫曾德结构，并且马赫曾德结构由9/125μm单模和5/130μm单模光纤构成，细芯光纤3的输入端与耦合器4的输出端连接，并且波分复用器1的输出端与EDF5的输入端连接，耦合器4的输入端分别与EDF5和光谱仪6的输出端连接。

本发明还公开了一种基于可调谐光纤激光器温度测试系统统的测试方法，具体包括以下步骤；

S1、首先，搭建光纤激光器：将泵浦源2、波分复用器1、耦合器4、细芯光纤3和掺杂光纤8进行熔接；

S2、接下来，对该光纤激光器进行温度标定：光纤的主要材料是石英玻璃，通过温度对玻璃的影响特性，可以确定温度对光纤长度的影响，改变整体谐振腔的周围温度，引起谐振腔腔长发生相应的膨胀或收缩，从而导致纵模发生漂移，当温度升高时，腔长伸长，纵模红移；当温度降低时，腔长减小，纵模蓝移，在设定温度范围内逐渐增高或降低温度，记录纵模漂移的数值，得到纵模随温度变化的曲线。

S3、最终，通过得到应变与激光纵模间隔之间的标定曲线对温度进行测量，利用温度标定曲线，确定谐振腔所处应变。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种基于可调谐光纤激光器温度测试系统，包括波分复用器(1)，其特征在于：所述波分复用器(1)的输入端与泵浦源(2)的输出端连接，并且波分复用器(1)的输入端与细芯光纤(3)的输出端连接，所述细芯光纤(3)的输入端与耦合器(4)的输出端连接，并且波分复用器(1)的输出端与EDF(5)的输入端连接，所述耦合器(4)的输入端分别与EDF(5)和光谱仪(6)的输出端连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于可调谐光纤激光器温度测试系统统，其特征在于：所述细芯光纤(3)的连接处还设置有变频器(7)。

3.根据权利要求1所述的一种基于可调谐光纤激光器温度测试系统统，其特征在于：所述细芯光纤(3)上设置有掺杂光纤(8)，并且掺杂光纤(8)应选用较短长度和较高的掺杂浓度以降低系统的泵浦阈值。

4.根据权利要求1所述的一种基于可调谐光纤激光器温度测试系统统，其特征在于：所述细芯光纤(3)构成马赫曾德结构，并且马赫曾德结构由9/125μm单模和5/130μm单模光纤构成。

5.根据权利要求1所述的一种基于可调谐光纤激光器温度测试系统统的测试方法，其特征在于：具体包括以下步骤；

S1、首先，搭建光纤激光器：将泵浦源(2)、波分复用器(1)、耦合器(4)、细芯光纤(3)和掺杂光纤(8)进行熔接；

S2、接下来，对该光纤激光器进行温度标定：光纤的主要材料是石英玻璃，通过温度对玻璃的影响特性，可以确定温度对光纤长度的影响，改变整体谐振腔的周围温度，引起谐振腔腔长发生相应的膨胀或收缩，从而导致纵模发生漂移，当温度升高时，腔长伸长，纵模红移；当温度降低时，腔长减小，纵模蓝移，在设定温度范围内逐渐增高或降低温度，记录纵模漂移的数值，得到纵模随温度变化的曲线。

S3、最终，通过得到应变与激光纵模间隔之间的标定曲线对温度进行测量，利用温度标定曲线，确定谐振腔所处应变。