CN108254830B - 一种光纤集束器插入损耗的测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种光纤集束器插入损耗测试方法，步骤为：测定定标参考光纤输出光功率为参考定标；光纤熔接机设置为熔接程序手动切换方式；待测试光纤端面角度容限参数设置于0.6°以上，定标参考光纤放置于光纤熔接机的一个V形槽中；光纤集束器输出端面与光功率计的光电探头相对，待测光纤端面处理平整后依次放入光纤熔接机的另一个V形槽中，开启光纤熔接机的自动对中，待测光纤与定标参考光纤的端面对中相接，光功率计测定待测光纤输出功率，此值与参考定标的差为该待测光纤的插入损耗。本发明集束器待测光纤与定标参考光纤对中连接而不熔接，快速完成插入损耗的测试，节省时间，对于大芯数光纤集束器省时更显著，且测定结果更准确。

Description

一种光纤集束器插入损耗的测试方法

技术领域

本发明涉及一种光纤集束器的参数测试方法，具体涉及一种光纤集束器插入损耗的测试方法。

背景技术

在激光惯性约束聚变、高能激光系统等领域，需要实现高能量输出的激光，同时要求电-光、光-光转换效率高。光纤放大网络(FAN)可实现激光聚变点火装置兆焦耳以上的单脉冲能量输出，具有墙插效率高、光路柔性化等特点。要实现如此高的单脉冲能量输出，需要采用上千万根大模场增益光纤，故需要光纤集束器以实现成百上千根光纤输出光束的组束。目前光纤集束器是通过光纤熔融拉锥(FBT-Fused Biconical Taper)工艺拉制而成，主要用于激光输出光纤的组束。用此方法所制的光纤集束器可实现光纤输出激光的组束并具有高的占空比。在光纤集束器拉制过程中拉锥参数和火焰温度是否合理，直接关系所拉制的光纤集束器插入损耗的高低，因此需要对拉制完成的光纤集束器的插入损耗进行测试，以判断拉锥参数和火焰温度是否需要调整。目前光纤集束器进行插入损耗测试时，需要用光纤熔接机将光纤集束器的每一根待测光纤依次与定标参考光纤进行熔接，测试效率低下。特别是对于大芯数的光纤集束器，待测的光纤数量较多。要较长时间才能得到插入损耗测试的结果，才能得以进行下一轮的拉锥参数调整及光纤集束器拉制。使光纤集束器拉制过程拖沓，时间大部分费在大量的光纤切断和熔接中。

为提高效率、节省时间，需要一种能快速测试光纤集束器插入损耗的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种光纤集束器插入损耗的测试方法，测定功率后的定标参考光纤的输出端置于光纤熔接机的一个V形槽内，光纤集束器的待测光纤依次放入另一个V形槽内，光纤熔接机2个V形槽中的光纤端面对中后，直接测试光纤集束器的待测光纤的功率与定标参考光纤的功率比较即得到该光纤的插入损耗值。测试光纤和定标参考光纤无需一一熔接再进行插入损耗测试，提高效率。

本发明提供的一种光纤集束器插入损耗测试方法包括如下步骤：

Ⅰ、定标参考光纤输出光功率的测定

定标参考光纤一端连接光源，另一端为剥除涂覆层的裸光纤输出端，该裸光纤输出端插入裸纤适配器连接光功率计，测定光源经定标参考光纤后的输出功率，以此光功率值作为参考定标。

所述定标参考光纤的数值孔径小于或等于光纤集束器待测光纤的数值孔径，定标参考光纤的芯径小于或等于待测光纤的芯径。

裸光纤输出端的端面用宝石切割刀一次或多次切割，使端面平整；端面平整要求为端面与光纤中心线垂直，且端面的表面平整度达到光学9级或以上，表面粗糙度小于1μm。

为使定标准确，定标参考光纤的输出光功率测定3～5次，取最大值为参考定标。

Ⅱ、光纤熔接机参数设置

本法所用光纤熔接机有可自动对中的2个V形槽，一对放电电极，2个放电电极中心线的连线与2个V形槽中心线的垂直平分线重合，有可观察V形槽中光纤端面的显示屏，光纤熔接机配有自动控制机构和控制参数设置面板。

在光纤熔接机的参数设置面板上设置为熔接程序手动切换方式；

光纤熔接机的待测试光纤端面角度容限参数设置于0.6°以上档位，或所用光纤熔接机角度容限的最大的2～3个档位。光纤熔接机工作时自动检测光纤端面角度缺陷，当发现光纤端面角度缺陷大于所设置的端面角度容限，将报警并停止运行，不得不对光纤端面重新处理。由于光纤传输的光能量绝大部分处于纤芯，光纤端面的角度缺损主要发生在光纤的包层范围，对于本方法的插损测试，光纤端面的包层区域角度缺损不影响插入损耗的测试。为提高工效，将光纤熔接机的待测试光纤端面角度容限参数设置得较大，在光纤端面有轻微的角度缺损时，仍能让光纤熔接机顺利地继续运行。

Ⅲ、定标参考光纤放置

步骤Ⅰ完成功率测定的定标参考光纤的输出端从裸纤适配器中拔出，去掉裸纤适配器时定标参考光纤输出端的端面可能有损伤，故对裸纤端再次切割使其端面平整后放入光纤熔接机的一个V形槽中，在光纤熔接机的显示屏上检查定标参考光纤输出端的端面是否符合平整要求。

定标参考光纤输出端的端面与熔接机放电电极中心线之间的距离为1～3mm。

Ⅳ、光纤集束器光纤插入损耗测试

光纤集束器安装于微调架上，其输出端面与光功率计的光电探头相对，二者距离小于1mm，调节光纤集束器的微调架，使光纤集束器的待测光纤输出端与光功率计的光电探头中心相对。

光纤集束器的各待测光纤经端面处理平整后依次放入光纤熔接机的另一个V形槽中，在光纤熔接机的显示屏上检查待测光纤端面是否符合平整要求。

光纤集束器待测光纤端面与光纤熔接机放电电极中心线之间的距离为1～3mm。

开启光纤熔接机自动对中程序，光纤集束器待测光纤端面与定标参考光纤输出端的端面对中相接，光功率计测定光源经定标参考光纤和待测光纤后的输出功率，此值与步骤Ⅰ所得的参考定标的差为该待测光纤的插入损耗。

为方便得到插入损耗的结果，在光功率计上将步骤Ⅰ所得的参考定标值设为零，此时为相对测量，待测光纤在光功率计上的功率读数即为其插入损耗，读数方便快捷。

所述光功率计的光电探头的探测面积等于或大于光纤集束器输出端端面面积，以使光纤集束器各光纤的光班均能落在光功率计的光电探头的有效探测面上，以免多次调节光纤集束器的微调架。

与现有技术相比，本发明一种光纤集束器插入损耗的测试方法的优点为：1、利用光纤熔接机的熔接程序手动切换方式，将光纤集束器待测光纤与定标参考光纤自动对中连接而不熔接，进行功率测试，快速完成光纤集束器各光纤插入损耗的测试，避免熔接后再为使端面平整的多次处理，节省时间，特别是对于大芯数光纤集束器的插入损耗测试，节省时间更为显著，快速获得的插入损耗值有利于迅速决定下一轮光纤集束器拉制时拉锥参数和火焰温度的调整；2、光纤熔接时会带来其它损耗，如，熔接时电极放电电流设置，熔接机误判等，而光纤对中连接永远高于光纤熔接的传递能量，故本方法测定的插入损耗结果比传统光纤熔接后测定的方法更准确；3、只需对中连接，故光纤端面角度缺损容限大，可减少对光纤端面的处理；4、由于无需熔接，定标参考光纤的输出端端面处理平整、置于光纤熔接机的V形槽后，只需更换另一个V形槽上的待测光纤，即可继续测试，定标参考光纤的输出端面无需每次重新处理，也不会因多次测试多次端面处理、造成定标参考光纤越来越短的麻烦。

附图说明

图1为本光纤集束器插入损耗的测试方法实施例设备连接情况示意图。

图中标号为：

1-光纤熔接机，2-V形槽，3-放电电极，4-控制参数设置面板，5-定标参考光纤，6-光源，7-光功率计，8-微调架，9-光纤集束器，10-待测光纤。

具体实施方式

本发明光纤集束器插入损耗快速测试方法如图1所示，

本发明提供的一种光纤集束器插入损耗测试方法包括如下步骤：

Ⅰ、定标参考光纤输出光功率的测定

选择定标参考光纤5的数值孔径小于或等于光纤集束器9待测光纤10的数值孔径，定标参考光纤5的芯径小于或等于待测光纤10的芯径；定标参考光纤5一端连接光源6，另一端为剥除涂覆层的裸光纤输出端，该裸光纤输出端插入裸纤适配器连接光功率计7，裸纤适配器上裸光纤输出端的端面用宝石切割刀多次切割，使端面平整，即端面与光纤中心线垂直，且端面的表面平整度达到光学9级或以上，表面粗糙度小于1μm。

测定光源6经定标参考光纤5后的输出功率5次，取最大光功率值为参考定标。

Ⅱ、光纤熔接机参数设置

本法所用光纤熔接机1有可自动对中的2个V形槽2，一对放电电极3，二放电电极3中心线的连线与2个V形槽2中心线的垂直平分线重合，有可观察V形槽2中光纤端面的显示屏，光纤熔接机1配有自动控制机构和控制参数设置面板。

在光纤熔接机的参数设置面板上设置为熔接程序手动切换方式；

光纤熔接机的待测试光纤端面角度容限参数设置于0.6°；

Ⅲ、定标参考光纤5放置

步骤Ⅰ完成功率测定的定标参考光纤5的输出端从裸纤适配器中拔出，对裸纤端再次切割使其端面平整，之后放入光纤熔接机1的一个V形槽2中，在光纤熔接机1的显示屏上检查定标参考光纤5输出端的端面是否符合平整要求。

本例定标参考光纤5输出端的端面与光纤熔接机1放电电极3中心线之间的距离为2mm。

Ⅳ、光纤集束器9光纤插入损耗测试

光纤集束器9安装于微调架8上，其输出端面与光功率计7的光电探头相对，二者距离为小于1mm，调节光纤集束器9的微调架8，使光纤集束器9的待测光纤10输出端与光功率计7的光电探头中心相对。

光纤集束器9的各个待测光纤10经端面处理平整后依次放入光纤熔接机1的另一个V形槽2中，在光纤熔接机1的显示屏上检查待测光纤10端面是否符合平整要求。

光纤集束器1待测光纤10端面与光纤熔接机1放电电极3中心线之间的距离为2mm。

在光功率计7上将步骤Ⅰ所得的参考定标值设为零。

开启光纤熔接机1自动对中程序，光纤集束器9待测光纤10端面与定标参考光纤5输出端的端面对中相接，光功率计7测定光源6经定标参考光纤5和待测光纤10后的输出功率，此时待测光纤10在光功率计7上的功率读数即为其插入损耗。

本例光功率计7的光电探头的探测面积等于或大于光纤集束器9输出端端面面积，故光纤集束器9各光纤的光班均能落在光功率计7的光电探头的有效探测面上，测定过程中无需调节光纤集束器9的微调架8。

上述实施例，仅为对本发明的目的、技术方案和有益效果进一步详细说明的具体个例，本发明并非限定于此。凡在本发明的公开的范围之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种光纤集束器插入损耗测试方法，包括如下步骤：

Ⅰ、定标参考光纤(5)输出光功率的测定

定标参考光纤(5)一端连接光源(6)，另一端为剥除涂覆层的裸光纤输出端，该裸光纤输出端插入裸纤适配器连接光功率计(7)，测定光源(6 )经定标参考光纤(5)后的输出功率，以此光功率值作为参考定标；

裸光纤输出端的端面用宝石切割刀一次或多次切割，使端面平整；

Ⅱ、光纤熔接机(1)参数设置

本方法所用光纤熔接机(1)有可自动对中的2个V形槽(2)，一对放电电极(3)，2个放电电极(3)中心线的连线与2个V形槽(2)中心线的垂直平分线重合，有可观察V形槽(2)中光纤端面的显示屏，光纤熔接机(1)配有自动控制机构和控制参数设置面板；

在光纤熔接机(1)的参数设置面板上设置为熔接程序手动切换方式；

Ⅲ、定标参考光纤(5)放置

步骤Ⅰ完成功率测定的定标参考光纤(5)的输出端从裸纤适配器中拔出，对裸纤端再次切割使其端面平整后，放入光纤熔接机(1)的一个V形槽(2)中，在光纤熔接机(1)的显示屏上检查定标参考光纤(5)输出端的端面是否符合平整要求；

Ⅳ、光纤集束器(9)光纤插入损耗测试

光纤集束器(9)安装于微调架(8)上，其输出端面与光功率计(7)的光电探头相对，二者距离小于1mm，调节光纤集束器(9)的微调架(8)，使光纤集束器(9)的待测光纤(10)输出端与光功率计(7)的光电探头中心相对；

光纤集束器(9)的各待测光纤(10)经端面处理平整后依次放入光纤熔接机(1)的另一个V形槽(2)中，在光纤熔接机(1)的显示屏上检查待测光纤(10)端面是否符合平整要求；

开启光纤熔接机(1)自动对中程序，光纤集束器(9)待测光纤(10)端面与定标参考光纤(5)输出端的端面对中相接，光功率计(7)测定光源(6)经定标参考光纤(5)和待测光纤(10)后的输出功率，此值与步骤Ⅰ所得的参考定标的差为该待测光纤(10)的插入损耗。

2.根据权利要求1所述的光纤集束器插入损耗测试方法，其特征在于：

所述步骤Ⅰ选择的定标参考光纤(5)的数值孔径小于或等于光纤集束器(9)待测光纤(10)的数值孔径，定标参考光纤(5)的芯径小于或等于待测光纤(10)的芯径。

3.根据权利要求1所述的光纤集束器插入损耗测试方法，其特征在于：

所述光纤端面平整的要求为端面与光纤中心线垂直，且端面的表面平整度达到光学9级或以上，表面粗糙度小于1μm。

4.根据权利要求1所述的光纤集束器插入损耗测试方法，其特征在于：

所述步骤Ⅰ定标参考光纤(5)的输出光功率测定3～5次，取最大值为参考定标。

5.根据权利要求1所述的光纤集束器插入损耗测试方法，其特征在于：

所述步骤Ⅱ光纤熔接机(1)的待测试光纤端面角度容限参数设置于0.6°以上档位，或光纤熔接机(1)角度容限的最大的2～3个档位。

6.根据权利要求1所述的光纤集束器插入损耗测试方法，其特征在于：

所述步骤Ⅲ中定标参考光纤(5)输出端的端面与光纤熔接机(1)放电电极(3)中心线之间的距离为1～3mm。

7.根据权利要求1所述的光纤集束器插入损耗测试方法，其特征在于：

所述步骤Ⅳ中光纤集束器(9)待测光纤(10)端面与光纤熔接机(1)放电电极(3)中心线之间的距离为1～3mm。

8.根据权利要求1所述的光纤集束器插入损耗测试方法，其特征在于：

所述步骤Ⅳ中在光功率计(7)上将步骤Ⅰ所得的参考定标值设为零。

9.根据权利要求1所述的光纤集束器插入损耗测试方法，其特征在于：

所述光功率计(7)的光电探头的探测面积等于或大于光纤集束器(9)输出端端面面积。

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