CN108414089B - 一种光纤光栅温度系数的测量装置及其测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光纤光栅温度系数测量装置及其测量方法，包括光纤激光器、多模泵浦+信号光合束器、红外热像仪、剥离器和N个半导体激光器，将光纤激光器的低反光栅的一端引出与剥离器的一端熔接，剥离器的另一端和N个半导体激光器分别与多模泵浦+信号光合束器的信号输入端熔接，待测光纤光栅一端与多模泵浦+信号光合束器的信号输出端熔接，另一端斜切，红外热像仪扫描待测光纤光栅。通过仅打开半导体激光器、仅打开光纤激光器和同时打开光纤激光器和半导体激光器三种模式，实时测量待测光纤光栅的温度系数，分析待测光纤光栅发热原因并进行相应的处理。
Description
技术领域
本发明属于光纤激光器领域，具体涉及一种光纤光栅温度系数的测量装置及其测量方法。
背景技术
1978年，加拿大通信研究中心的K.O.Hill及其合作者首次从光纤中观察到了光子诱导光栅。Hill的早期光纤是用488nm可见光波长的亚离子激光器，通过增加或延长注入光纤纤芯中的光辐照时间而在纤芯中形成了光栅。后来G.Meltz等人利用高强度紫外光源所形成的干涉条纹对光纤进行侧面横向曝光在该光纤纤芯中所产生折射率调制或相位光栅。1989年，第一支布拉格波长位于通信波段的光纤光栅研制成功。1993年，Hill等人提出了相位掩模技术，它主要是利用紫外光透过相位掩模板后的±1级衍射光形成的干涉光对具有良好光敏性的光纤进行曝光处理，使得光纤纤芯的折射率产生周期性的变化。随着光纤光栅的制备技术不断发展完善，其在光纤激光器等领域中被广泛应用。目前，单模激光器的输出功率已经达到千瓦量级，多模的输出功率也达到了万瓦量级。在工业生产、激光医疗及国防领域方面，光纤激光器的应用也越来越广泛。光纤光栅作为光纤激光器的谐振腔的前后腔镜，是光纤激光器中的核心器件之一。光纤光栅温度系数是高功率光纤光栅能否在高功率下使用的重要参数，其中光纤光栅的温度系数值影响着光纤激光器的功率等参数值。因此光纤光栅的温度系数的测量对于光纤激光器的技术发展有着重要意义。
传统的光纤光栅温度测试方法中信号光与泵浦光同时经过光纤光栅，不能分别测试包层通激光的温度系数和纤芯通激光的温度系数，故无法判断光栅发热的原因。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光纤光栅温度系数的测量装置及其测量方法，解决了传统的光纤光栅温度测试方法中不能分别测试包层通激光的温度系数和纤芯通激光的温度系数的问题。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种光纤光栅温度系数测量装置，包括中心波长为λ1的光纤激光器、多模泵浦+信号光合束器、红外热像仪、剥离器和N个半导体激光器，其中N≥2，将光纤激光器的低反光栅的一端引出与剥离器的一端熔接，剥离器的另一端和N个半导体激光器分别与多模泵浦+信号光合束器的信号输入端熔接，待测光纤光栅一端与多模泵浦+信号光合束器的信号输出端熔接，另一端斜切，红外热像仪扫描待测光纤光栅，测量待测光纤光栅的温度。
一种基于光纤光栅温度系数测量装置的测量方法，方法步骤如下：
第一步：搭建光纤光栅温度系数测量装置：
所述光纤光栅温度系数测量装置包括中心波长为λ1的光纤激光器、多模泵浦+信号光合束器、红外热像仪、剥离器和N个半导体激光器，其中N≥2，依次熔接的中心波长为λ1的光纤激光器、剥离器和多模泵浦+信号光合束器，N个半导体激光器与多模泵浦+信号光合束器的信号输入端熔接，红外热像仪扫描待测光纤光栅；
第二步：将中心波长为λ2的待测光纤光栅一端与多模泵浦+信号光合束器的信号输出端熔接，另一端进行斜切；
第三步：打开N个半导体激光器，N个半导体激光器的光信号进入多模泵浦+信号光合束器，经其耦合后，送入待测光纤光栅，通过红外热像仪观察待测光纤光栅的各部分温度值；
第四步：根据实验结果，分析待测光纤光栅发热原因并进行相应的处理；
第五步：关闭半导体激光器，再打开光纤激光器，光纤激光器的光经剥离器剥离包层光后，再经多模泵浦+信号光合束器后传入待测光纤光栅，通过红外热像仪观察待测光纤光栅的各部分温度值，根据实验结果，判断出待测光纤光栅的纤芯是否发热并进行相应的处理；
第六步：同时打开半导体激光器和光纤激光器，光纤激光器的光经剥离器剥离包层光后，进入多模泵浦+信号光合束器，同时N个半导体激光器的光信号进入多模泵浦+信号光合束器，多模泵浦+信号光合束器将它们耦合后送入待测光纤光栅，测量此时待测光纤光栅的温度系数。
本发明与现有技术相比，其显著优点在于：(1)使用同一中心波长的光纤激光器时可以对多种中心波长的光纤光栅进行温度系数测量；(2)在测量设备的搭建过程中不仅方便快捷，又能节约成本；(3)还可以分别将光纤激光器的光和半导体激光通过光纤光栅，通过观察实验现象分析光栅发热原因；(4)只需将待测光纤光栅的一端进行熔接，大大提高了工作效率；(5)可以较为容易的保证熔接点的熔接质量，故可以在高功率激光下对光纤光栅的温度系数值进行测量，进一步提高了测量的准确度。
附图说明
图1是本发明光纤光栅温度系数的测量装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
结合图1，一种光纤光栅温度系数测量装置，包括
中心波长为λ1的光纤激光器，将光纤激光器的低反光栅的一端(即非熔接增益光纤的一端)引出；
与光纤激光器的低反光栅的一端熔接的剥离器，用于剥离光纤激光器的发出光的包层光；
N个半导体激光器，其中N≥2；
多模泵浦+信号光合束器，将半导体激光与光纤激光器的光耦合；
红外热像仪，扫描待测光纤光栅，实时测量待测光纤光栅的温度。
将光纤激光器的低反光栅的一端引出与剥离器的一端熔接，剥离器的另一端和N个半导体激光器分别与多模泵浦+信号光合束器的信号输入端熔接，待测光纤光栅一端与多模泵浦+信号光合束器的信号输出端熔接，另一端斜切，红外热像仪。
所述待测光纤光栅的中心波长为λ2，λ1和λ2应满足如下关系：
|λ1-λ2|>Δλ
Δλ为待测光纤光栅的带宽。
一种基于所述光纤光栅温度系数测量装置的测量方法，方法步骤如下：
第一步：搭建光纤光栅温度系数测量装置：
所述光纤光栅温度系数测量装置包括中心波长为λ1的光纤激光器、多模泵浦+信号光合束器、红外热像仪、剥离器和N个半导体激光器，其中N≥2，依次熔接的中心波长为λ1的光纤激光器、剥离器和多模泵浦+信号光合束器，N个半导体激光器与多模泵浦+信号光合束器的信号输入端熔接，红外热像仪扫描待测光纤光栅；
第二步：将中心波长为λ2的待测光纤光栅一端与多模泵浦+信号光合束器的信号输出端熔接，另一端进行斜切；
第三步：打开N个半导体激光器，N个半导体激光器的光信号进入多模泵浦+信号光合束器，经其耦合后，送入待测光纤光栅，通过红外热像仪观察待测光纤光栅的各部分温度值；
第四步：根据实验结果，分析待测光纤光栅发热原因并进行相应的处理；
第五步：关闭半导体激光器，再打开光纤激光器，光纤激光器的光经剥离器剥离包层光后，再经多模泵浦+信号光合束器后传入待测光纤光栅，通过红外热像仪观察待测光纤光栅的各部分温度值，根据实验结果，判断出待测光纤光栅的纤芯是否发热并进行相应的处理；
第六步：同时打开半导体激光器和光纤激光器，光纤激光器的光经剥离器剥离包层光后，进入多模泵浦+信号光合束器，同时N个半导体激光器的光信号进入多模泵浦+信号光合束器，多模泵浦+信号光合束器将它们耦合后送入待测光纤光栅，测量此时待测光纤光栅的温度系数。通过改变电流值，控制光纤激光器的功率大小，对待测光纤光栅得温度系数进行不同功率值下的测量。
综上所述，本发明可以方便快捷的获得待测光纤光栅的温度系数，并且还可以测出包层通激光时的温度系数和纤芯通激光时的温度系数，根据所得实验结果可以分析出光栅发热的原因；同时还可以在高功率光纤激光器的光以及半导体激光的共同作用下对待测光纤光栅进行温度系数的测量。
Claims (4)
1.一种光纤光栅温度系数测量装置，其特征在于：包括中心波长为λ1的光纤激光器、多模泵浦+信号光合束器、红外热像仪、剥离器和N个半导体激光器，其中N≥2，将光纤激光器的低反光栅的一端引出与剥离器的一端熔接，剥离器的另一端和N个半导体激光器分别与多模泵浦+信号光合束器的信号输入端熔接，待测光纤光栅一端与多模泵浦+信号光合束器的信号输出端熔接，另一端斜切，红外热像仪扫描待测光纤光栅，测量待测光纤光栅的温度。
2.根据权利要求1所述的光纤光栅温度系数测量装置，其特征在于：所述待测光纤光栅的中心波长为λ2，λ1和λ2应满足如下关系：
|λ1-λ2|>Δλ
Δλ为待测光纤光栅的带宽。
3.一种基于权利要求1或2中任意一项所述的光纤光栅温度系数测量装置的测量方法，其特征在于，方法步骤如下：
第一步：搭建光纤光栅温度系数测量装置：
所述光纤光栅温度系数测量装置包括中心波长为λ1的光纤激光器、多模泵浦+信号光合束器、红外热像仪、剥离器和N个半导体激光器，其中N≥2，依次熔接的中心波长为λ1的光纤激光器、剥离器和多模泵浦+信号光合束器，N个半导体激光器与多模泵浦+信号光合束器的信号输入端熔接，红外热像仪扫描待测光纤光栅；
第二步：将中心波长为λ2的待测光纤光栅一端与多模泵浦+信号光合束器的信号输出端熔接，另一端进行斜切；
第三步：打开N个半导体激光器，N个半导体激光器的光信号进入多模泵浦+信号光合束器，经其耦合后，送入待测光纤光栅，通过红外热像仪观察待测光纤光栅的各部分温度值；
第四步：根据实验结果，分析待测光纤光栅发热原因并进行相应的处理；
第五步：关闭半导体激光器，再打开光纤激光器，光纤激光器的光经剥离器剥离包层光后，再经多模泵浦+信号光合束器后传入待测光纤光栅，通过红外热像仪观察待测光纤光栅的各部分温度值，根据实验结果，判断出待测光纤光栅的纤芯是否发热并进行相应的处理；
第六步：同时打开半导体激光器和光纤激光器，光纤激光器的光经剥离器剥离包层光后，进入多模泵浦+信号光合束器，同时N个半导体激光器的光信号进入多模泵浦+信号光合束器，多模泵浦+信号光合束器将它们耦合后送入待测光纤光栅，测量此时待测光纤光栅的温度系数。
4.基于权利要求3所述的光纤光栅温度系数测量装置的测量方法，其特征在于：上述第六步中，通过改变电流值，控制光纤激光器的功率大小，对待测光纤光栅得温度系数进行不同功率值下的测量。
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