CN113504032B - 一种光纤光栅测试系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及激光技术领域，公开了一种光纤光栅测试系统，包括：沿信号光输出方向依次设有的第一光源模块、第二光源模块、光纤光栅夹具、功率监测系统，设于所述光纤光栅夹具周侧的温度检测系统，及分别与所述第一光源模块、所述第二光源模块连接的泵浦源驱动器，所述光纤光栅夹具用于悬空放置待测光纤光栅组，所述待测光纤光栅组为多个依次连接的待测光纤光栅，实现了对光纤光栅温升系数的批量测试。
Description
技术领域
本发明属于激光技术领域，具体涉及一种光纤光栅测试系统及方法。
背景技术
光纤光栅是光纤纤芯折射率周期性变化形成的衍射器件，在通讯和传感中有着广泛的应用。近20年来，光纤激光器由于其在工业加工中的卓越优势，得到飞速发展。而光纤光栅作为光纤激光器谐振腔的重要组成器件，其需求数量和需求承受功率都越来越高。
目前，光纤光栅的制作过程中，一般采用紫外激光刻写纤芯，当工艺或者参数有偏差时，光纤光栅的刻写部分会存在缺陷。而光栅剥除涂覆层以及再涂覆过程也容易引入异物和脏污，这些都将导致光纤光栅在使用过程中会存在局部温度过高，而导致烧纤甚至损坏激光器，因此，对光纤光栅在使用前进行性能检测极其重要。
此外，千瓦级别及以上的高功率激光器所使用的光纤光栅，其温升系数是极其重要的参数。目前对光纤光栅的温升系数的测试主要是将一对光纤光栅（低反光纤光栅、高反光纤光栅）直接构成谐振腔内，应用于光纤激光器中，然后再测试其上升温度T和对应的输出功率P，上升温度与对应输出功率的比值（T/P），即可得出温升系数（单位：℃/W），温升系数越低，则光纤光栅承受功率的能力越强，越有利于光纤光栅在高功率激光器中使用。随着技术的不断向前发展，生产制造效率需不断提高，目前这种每次只能测试一对光纤光栅温升系数的方法，效率低、不适合大批量生产、操作繁琐，而且这种方法不能单独控制信号光和泵浦光，误差大，不能精准的判断光纤光栅在制作后是包层还是纤芯导致温升系数偏高。因此，如何提高光纤光栅测试效率及准确性是目前亟需解决的问题。
发明内容
基于此，为解决现有技术中光纤光栅测试效率低及准确性差等问题，本发明实施例提供一种光纤光栅测试系统及方法，可实现光纤光栅批量温升系数测试，效率高、操作简单、可适用于生产应用。
第一方面，本发明实施例提供一种光纤光栅测试系统，包括：
沿信号光输出方向依次设有的第一光源模块、第二光源模块、光纤光栅夹具、功率监测系统，设于所述光纤光栅夹具周侧的温度检测系统，及分别与所述第一光源模块、所述第二光源模块连接的泵浦源驱动器；其中，
所述第一光源模块用于发射信号光，所述第二光源模块用于发射泵浦光，所述光纤光栅夹具用于悬空放置待测光纤光栅组，所述温度检测系统用于检测待测光纤光栅组的温升，所述功率监测系统用于分别监测和获取所述第一光源模块发射信号光的功率、所述第二光源模块发射泵浦光的功率及所述第一光源模块发射信号光与所述第二光源模块发射泵浦光的复合光功率，所述泵浦源驱动器用于分别控制所述第一光源模块的信号光的发射、所述第二光源模块的泵浦光的发射；所述待测光纤光栅组为多个依次连接的待测光纤光栅。
第二方面，本发明实施例提供了一种光纤光栅测试方法，应用于上述光纤光栅测试系统，包括步骤：
S100：控制第一光源模块发射信号光，并通过功率监测系统监测和获取信号光功率P1；控制第二光源模块发射泵浦光，并通过功率监测系统监测和获取泵浦光功率P2；
S101：将多个待测光纤光栅依次连接形成待测光纤光栅组；
S102：将所述待测光纤光栅组置于光纤光栅夹具中，并连通光路；
S103：控制所述第一光源模块发射信号光，使信号光依次经过所述待测光纤光栅组、功率监测系统，再通过温度检测系统获取所述待测光纤光栅组中每根待测光纤光栅的温升T1；控制所述第二光源模块发射泵浦光，使泵浦光依次经过所述待测光纤光栅组、所述功率监测系统，再通过所述温度检测系统获取所述待测光纤光栅组中每根待测光纤光栅的温升T2；
S104：根据获取的信号光功率、泵浦光功率及温升，计算出信号光温升系数α1及泵浦光温升系数α2，再进一步的判断所述待测光纤光栅是否合格。
第三方面，本发明实施例还提供了另一种光纤光栅测试方法，应用于上述光纤光栅测试系统，包括步骤：
S’100：同时控制第一光源模块发射信号光及第二光源模块发射泵浦光，并通过功率监测系统监测和获取由信号光和泵浦光组成的复合光功率P3；
S’101：将多个待测光纤光栅依次连接形成待测光纤光栅组；
S’102：将所述待测光纤光栅组悬空置于光纤光栅夹具中，并连通光路；
S’103：同时控制所述第一光源模块发射信号光及所述第二光源模块发射泵浦光，使复合光依次经过所述待测光纤光栅组、功率监测系统，再通过温度检测系统获取所述待测光纤光栅组中每根待测光纤光栅的温升T3；
S’104：根据获取的复合光的功率及复合光的温升T3，计算出复合光温升系数α3，再进一步判断所述待测光纤光栅是否合格。
本发明的有益效果：
本发明提供的一种光纤光栅测试系统，包括：沿信号光输出方向依次设有的第一光源模块、第二光源模块、光纤光栅夹具、功率监测系统，设于所述光纤光栅夹具周侧的温度检测系统，及分别与所述第一光源模块、第二光源模块连接的泵浦源驱动器；所述第一光源模块用于发射信号光，所述第二光源模块用于发射泵浦光，所述光纤光栅夹具用于悬空放置待测光纤光栅组，所述温度检测系统用于检测待测光纤光栅组的温升，所述功率监测系统用于分别监测所述第一光源模块发射信号光的功率、所述第二光源模块发射泵浦光的功率及所述第一光源模块发射信号光与所述第二光源模块发射泵浦光的复合光功率，所述泵浦源驱动器用于分别控制所述第一光源模块信号光的发射、第二光源模块泵浦光的发射；所述待测光纤光栅组为多个依次连接的光纤光栅。相对于现有技术，（1）本发明实施例可分别实现泵浦光、信号光、及泵浦光与信号光组成的复合光对待测光纤光栅的温升系数的测试；（2）提供的一种光纤光栅测试系统可以一次性测试多个光纤光栅，不再局限于在谐振腔中一次只能测一对光纤光栅（低反光纤光栅、高反光纤光栅）；（3）本发明实施例中，所述待测光纤光栅悬空承放，减少了冷却系统（高功率应用中，激光器的光路系统一般需要冷却系统降温）对所述待测试光纤光栅的温升系数的影响。
本发明提供的一种光纤光栅测试方法，通过上述的光纤光栅测试系统，可实现泵浦光、信号光、及泵浦光与信号光组成的复合光对待测光纤光栅的温升系数的测试，解决难以实现批量测试光纤光栅的问题，且测试效率及准确度高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1 现有技术中光纤光栅测试温升系数的光路示意图；
图2 本发明实施例提供的一种光纤光栅测试系统的结构框图图；
图3 本发明实施例一提供的一种光纤光栅测试系统的光路示意图；
图4 本发明实施例提供的一种光纤光栅测试方法的流程图；
图5本发明实施例提供的另一种光纤光栅测试方法的流程图；
图6本发明实施例二提供的一种光纤光栅测试系统的光路示意图。
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，本领域技术人员在没有作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。
需要说的是，当元件被表述为“设于”/“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。此外，在本说明书中，所述“第一”、“第二”字样并不对数据和执行次序进行限定，仅是对功能和作用基本相同项或相似项进行区分。本发明以信号光的输出/射出方向为参考进行部件的位置限定，所述输入端、输出端指信号光的输入端、输出端，除非特指泵浦光的输入、输出。例如，图1中信号光从低反光纤光栅103输出依次经过所述剥模器105、所述激光输出头（QBH）106。
图1为现有技术中一种光纤光栅测试系统1，其待测光纤光栅为高反光纤光栅102、低反光纤光栅103，且所述高反光纤光栅102与低反光纤光栅103在光纤光栅测试系统10中构成谐振腔。具体地，沿着信号光输出方向，所述正向泵浦源100、所述合束器101、所述高反光纤光栅102、所述增益光纤104、所述低反光纤光栅103、所述剥模器105、所述激光输出头（QBH）106依次连接。现有技术中所述光纤光栅测试系统1，在测试光纤光栅温升系数时，是将一对待测试光纤光栅（高反光纤光栅、低反光纤光栅）构成谐振腔并设于光纤激光器光路系统中，用于产生信号光，最后通过检测光路系统输出激光的功率及光纤光栅的温度变化，最终得出这一对待测试光纤光栅的温升系数。在这一测试过程，显然，无法一次性对多个光纤光栅同时进行温升系数测试，而且，所述待测光纤光栅在构成谐振腔并设于光纤激光器的使用过程中，无法区分单独测试信号光和单独测试泵浦光对待测光纤光栅温升系数的影响，即不能精准的判断光纤光栅是纤芯存在缺陷还是包层存在缺陷。
因此，本发明实施例提供了一种光纤光栅测试系统2，请参阅图2，该光纤光栅测试系统2包括：依次连接的第一光源模块10、第二光源模块20、光纤光栅夹具30、功率检测系统40，设于所述光纤光栅夹具周侧的温度检测系统50，及分别与所述第一光源模块10、第二光源模块20连接的泵浦源驱动器60；所述第一光源模块10用于发射信号光，所述第二光源模块20用于发射泵浦光，所述光纤光栅夹具30用于悬空放置待测光纤光栅组，所述温度检测系统50用于检测待测光纤光栅组的温升，所述功率监测系统40用于分别监测和获取第一光源模块10发射信号光的功率、所述第二光源模块20发射信号光的功率、所述第一光源模块10发射信号光和第二光源模块20发射泵浦光的复合光功率，所述泵浦源驱动器用于分别控制所述第一光源模块10的信号光的发射、第二光源模块20的泵浦光的发射；所述待测光纤光栅组为多个依次连接的待测光纤光栅。
需要说明的是，本发明实施例中所述的温升是指所述待测光纤光栅组在测试前后的温度差值。其中，本发明实施例中所述待测光纤光栅组中多个依次连接的待测光纤光栅可以均为低反光纤光栅、或者均为高反光纤光栅、或者同时包括至少一低反光纤光栅和至少一高反光纤光栅。
本发明实施例中所述光纤光栅测试系统2还包括：工控板（未图示）、主控电路（未图示），所述主控板与所述主控电路电连接，所述主控电路分别与所述泵浦源驱动器60和功率监测系统40电连接，所述泵浦源驱动器60分别与所述第一光源模块10、第二光源模块20连接，所述工控板控制所述主控电路，所述主控电路调节所述泵浦源驱动器的输出电流，进一步的控制所述第一光源模块10、第二光源模块20发射信号光和泵浦光的功率。所述工控板还可以直接控制所述泵浦源驱动器的开关，用于控制所述第一光源模块10和/或第二光源模块20是否通电，以控制是否发射信号光和/或泵浦光。
本发明实施例中，所述第一光源模块10、第二光源模块20均包括泵浦源，所述第一光源模块10通过所述泵浦源发射泵浦光为信号光的产生提供激励源。
本发明实施例中所述光纤光栅测试系统还包括激光输出头，沿着信号光的输出方向，所述激光输出头设于所述光纤光栅夹具30与所述功率监测系统40之间。
本发明实施例中所述功率监测系统40为具备断电保护功能的功率计，当所述光纤光栅测试系统出现故障或者所述待测试光纤光栅本身存在严重缺陷或者光纤光栅制作中引入异物和脏污时，此时，所述功率监测系统40监测的泵浦光和/或信号光的功率会突然下降或者甚至功率下降至0W，则所述功率监测系统40将获取的泵浦光和/或信号光的功率信号发送给所述主控电路（未图示），通过所述工控板（未图示）可实现读取所述功率监测系统40获取的泵浦光和/或信号光的功率信号，进而通过所述主控电路控制所述泵浦源驱动器，所述泵浦源驱动器控制所述第一光源模块10和第二光源模块20断电以保护所述光纤光栅测试系统。
本发明实施例中所述温度监测系统为在线红外热像仪，可一次性测试多个待测光纤光栅的温升。
此外，本发明实施例还提供了一种光纤光栅测试方法，应用于本发明实施例提供的光纤光栅测试系统。
具体地，下面结合附图，对本发明实施例作进一步阐述。
实施例一
本发明实施例一提供了一种光纤光栅测试系统，请参阅图3，其示出了本发明实施例提供的光纤光栅测试系统的光路示意图，所述光纤光栅测试系统包括：沿信号光射出方向，依次设置的第一光源模块10、第二光源模块20、光纤光栅夹具30、激光输出头80、功率计400，设于所述光纤光栅夹具30周侧的在线红外热像仪500，悬空设于所述光纤光栅夹具30内的待测光纤光栅组70，所述待测光纤光栅组70为多个依次连接的光纤光栅701（701~705）。所述在线红外热像仪500用于检测每个所述待测光纤光栅701（701~705）的温升。
本实施例一中，所述待测光纤光栅组70中的待测光纤光栅的个数优选为5~20。
进一步地，请继续参阅图3，所述第一光源模块10包括：第一正向泵浦源100、第一正向合束器101、工装高反光纤光栅102、增益光纤103、工装低反光纤光栅104、剥模器105，具体地，所述第一正向泵浦源100的泵浦输出端与所述第一正向合束器101的泵浦输入端连接，所述第一正向合束器101输出端连接所述工装高反光纤光栅102输入端，所述工装高反光纤光栅的输出端与所述增益光纤103输入端连接，所述增益光纤103的输出端与所述工装低反光纤光栅104输入端连接，所述工装低反光纤光栅104输出端与所述剥模器105的输入端连接，所述剥模器105的输出端与所述第二光源模块20连接，所述待测光纤光栅组70为多个依次连接的待测光纤光栅701（701~705）。
进一步地，所述工装高反光纤光栅102及工装低反光纤光栅104的中心波长与所述待测光纤光栅701（701~705）的中心波长不一致。也就是，本实施例中，构成谐振腔的工装高反光纤光栅102与工装低反光纤光栅104输出的信号光波长与所述待测光纤光栅的中心波长不一致，以避免所述信号光通过所述待测光纤光栅701（701~705）时，信号光在所述待测光纤光栅701（701~705）中产生振荡，保证信号光都从所述待测光纤光栅组70输出端输出。即，根据实际待测光纤光栅的中心波长，只要满足所述待测光纤光栅中心波长带宽下限大于所述测试系统发射信号光中心波长上限，或者所述待测光纤光栅中心波长带宽上限小于所述测试系统发射信号光中心波长下限，均可以满足本发明实施例。具体地，本实施例中，所述工装高反光纤光栅208及工装低反光纤光栅209的中心波长为（1064 ±1）nm，所述待测光纤光栅的中心波长为（1080±1）nm。
进一步地，请继续参阅图3，所述第二光源模块20包括：第二正向泵浦源200、第二正向合束器201、滤波器20，所述第二正向泵浦源200的泵浦输出端与第二正向合束器201的泵浦输入端连接，所述第二正向合束器201的输入端与所述剥模器105的输出端连接，所述第二正向合束器201的输出端与所述滤波器202的输入端连接，所述滤波器202的输出端与所述光纤光栅夹具30输入端连接，所述光纤光栅夹具30的输出端与所述激光输出头80的输入端连接。具体地，当所述待测光纤光栅组70悬空设于所述光纤光栅夹具30内时，所述滤波器202的输出端与所述待测光纤光栅组70的输入端连接，所述待测光纤光栅组70的输出端与所述激光输出头80的输入端连接。
本实施例一中，所述剥模器105、滤波器20的设置分别可有效的剥除高阶光、滤除杂散光，提高所述光纤光栅测试系统测试的精确度和稳定性。
进一步地，请继续参阅图3，本实施例一所述光纤光栅夹具30具有两支架301（302），用于悬空承放所述待测光纤光栅组70。现有技术中，激光器的光学系统一般作为主要的发热元件，尤其是在高功率激光器中，通常需要对其进行及时的散热，故，针对激光器尤其是高功率激光器需要设置散热系统对光学系统进行散热。其中，所述光学系统主要包括泵浦源、光纤光栅、增益光纤等，故目前测试所述待测光纤光栅的温升系数时，不能准确的反应所述待测光纤光栅的实际温升系数，这是由于激光器中所述散热系统对温升系数的测试起着很大的影响。因此，本实施例中所述光纤光栅夹具30在悬空承放所述待测试光纤光栅组70时，有助于减少测试过程中散热系统对所述待测光纤光栅701（701~705）温升系数的影响。
进一步地，本实施例一中所述的光纤光栅测试系统2还包括：工控板（未图示）、主控电路（未图示）、泵浦源驱动器（未图示），所述工控板（未图示）与所述主控电路（未图示）电连接，所述主控电路（未图示）与所述泵浦源驱动器（未图示）电连接，所述泵浦源驱动器（未图示）分别与所述第一正向泵浦源100及第二正向泵浦源200电连接，所述工控板（未图示）控制所述主控电路（未图示），所述主控电路（未图示）调节所述泵浦源驱动器（未图示）的电流，进而可以控制所述第一正向泵浦源100和第二正向泵浦源200发射泵浦光的功率，所述工控板（未图示）还可以直接控制所述泵浦源驱动器（未图示）的开关，进而控制所述第一正向泵浦源100和第二正向泵浦源200是否发射泵浦光。所述泵浦源驱动器分别与所述第一正向泵浦源100、第二正向泵浦源200连接。其中，所述第一正向泵浦源100发射的泵浦光会注入到谐振腔（所述谐振腔包括：依次连接的工装高反光纤光栅102、增益光纤103、工装低反光纤光栅104）被激励产生信号光。
本实施例一还提供一种光纤光栅测试方法，应用于本实施例一中提供的一种光纤光栅测试系统2，请参阅图4并结合图2和图3，包括如下步骤：
S100：控制第一光源模块10发射信号光，并通过功率监测系统40监测和获取信号光功率P1；控制第二光源模块20发射泵浦光，并通过功率监测系统40监测和获取泵浦光功率P2；
S101：将多个待测光纤光栅依次连接形成待测光纤光栅组70；
S102：将所述待测光纤光栅组70置于所述光纤光栅夹具30中，并连通光路；
S103：控制第一光源模块10发射信号光，使信号光依次经过所述待测光纤光栅组70、功率监测系统40，再通过温度检测系统50获取所述待测光纤光栅组70中每根待测光纤光栅701（701~705）的温升T1；控制第二光源模块20发射泵浦光，使泵浦光依次经过所述待测光纤光栅组70、功率监测系统40，再通过温度检测系统50获取所述待测光纤光栅组70中每根待测光纤光栅701（701~705）的温升T2；
S104：根据获取的信号光功率、泵浦光功率及温升，计算出信号光温升系数α1及泵浦光温升系数α2，再进一步的判断所述待测光纤光栅701（701~705）是否合格。
其中，且经实验证明，采用本发明实施例提供的光纤光栅测试系统对所述待测光纤光栅进行温升系数测试，当泵浦光温升系数α2在0.01℃/W以内，及信号光温升系数α1在0.03℃/W以内时，所述待测光纤光栅合格，即可满足高功率光纤激光器的使用需求；若是所述泵浦光温升系数α2大于0.01℃/W时，则所述待测光纤光栅不合格；或者，若是所述信号光温升系数α1大于0.03℃/W时，则所述待测光纤光栅不合格。
此外，若所述待测光纤光栅组70中至少有一个待测光纤光栅存在严重的缺陷或者光纤光栅制作中引入异物和脏污，则在测试过程中有缺陷的待测光纤光栅会产生极大的热量积累，这些积累的热量会致使所述待测光纤光栅组70被烧损，进一步地导致所述光纤光栅测试系统被毁坏，此时，所述功率监测系统40监测的信号光和/或泵浦光的功率会大幅度的降低，甚至功率直接降为0W。故，所述光纤光栅测试方法还包括步骤：S105：若所述功率监测系统40探测到的泵浦光功率和/或信号光功率突然减小或甚至功率减小到0W，则控制所述第一光源模块10停止发射信号光和第二光源模块20停止发射泵浦光。
具体地，S100：通过所述工控板（未图示）控制所述主控电路（未图示），所述主控电路（未图示）进一步的控制所述泵浦源驱动器（未图示），通过所述泵浦源驱动器（未图示）控制所述第一正向泵浦源100发射泵浦光，所述第一正向泵浦源100发射的泵浦光通过第一正向合束器101注入谐振腔，通过所述增益光纤103的激励产生信号光，最终从所述工装低反光纤光栅104的输出端输出，并依次经过所述剥模器105、所述第二正向合束器202、所述滤波器202、所述光纤光栅夹具30、所述激光输出头80，最后通过所述功率计400监测和获取信号光功率P1；在获取信号光功率P1后，通过所述泵浦源驱动器（未图示）控制第一正向泵浦源100停止发射泵浦光，并控制第二正向泵浦源200发射泵浦光，所述第二正向泵浦源200发射的泵浦光通过第二正向合束器201、所述滤波器202、所述光纤光栅夹具30、所述激光输出头80，最后通过所述功率计400监测和获取泵浦光功率P2。
进一步地，S101：将多个所述待测试光纤光栅701（701~705）依次连接形成所述待测光纤光栅组。
进一步地，S102：并将所述待测光纤光栅组70悬空置于所述光纤光栅夹具30中，连通光路，具体地，使所述待测光纤光栅组70的输入端与所述滤波器202的输出端连接，所述待测光纤光栅组70的输出端与所述激光输出头80的输入端连接。
进一步地，S103：通过所述泵浦源驱动器（未图示）控制所述第一正向泵浦源100发射泵浦光，所述第一正向泵浦源100发射的泵浦光通过第一正向合束器101注入谐振腔，通过所述增益光纤103的激励产生信号光，最终从所述工装低反光纤光栅104的输出端输出，并依次经过所述剥模器105、所述第二正向合束器202、所述滤波器202、所述光纤光栅夹具30、所述激光输出头80，再通过温度检测系统50获取所述待测光纤光栅组70中每根待测光纤光栅701（701~705）的温升T1；在获取温升T1后，通过所述泵浦源驱动器（未图示）控制第一正向泵浦源100停止发射泵浦光，并控制第二正向泵浦源200发射泵浦光，所述第二正向泵浦源200发射的泵浦光通过第二正向合束器201、所述滤波器202、所述待测光纤光栅夹具30、所述激光输出头80，再通过在线红外热像仪500获取所述待测光纤光栅组70中每根待测光纤光栅701（701~705）的温升T2。
进一步地，S104：根据获取的信号光功率P1、泵浦光功率P2、信号光测试所述待测光纤光栅的温升T1及泵浦光测试所述待测光纤光栅的温升T2，计算出信号光温升系数α1=（T1/P1）及泵浦光温升系数α2=（T2/P2），再进一步的判断所述待测光纤光栅701（701~705）是否合格。
最后，为了保护光纤光栅测试系统，还包括步骤S105：若所述功率计400探测到的信号光功率和/或泵浦光功率突然减小或甚至功率减小为0W，则所述功率计400根据接收到的信号光和/或泵浦光的功率，将其转变成电信号发送给所述主控电路（未图示），所述主控板（未图示）根据所述主控电路（未图示）获取的电信号控制所述主控电路（未图示）输出电流，从而调节所述第一正向泵浦源100和/或第二正向泵浦源200的输出功率，或者，所述主控板（未图示）直接控制所述泵浦源驱动器（未图示）的开关，进而控制所述第一正向泵浦源100和/或第二正向泵浦源200停止发射泵浦光。
需要说明的是，本实施例中，对第一光源模块10和第二光源模块20哪个先后发射信号光和泵浦光无顺序要求；步骤S100中第一正向泵浦源发射的泵浦光功率与所述步骤S103中第一正向泵浦源发射的泵浦光功率保持一致，同样，步骤S100中第二正向泵浦源发射的泵浦光功率与所述步骤S103中第二正向泵浦源发射的泵浦光功率也保持一致。
根据客户提供的泵浦光和信号光的输出功率，为了快速检测待测光纤光栅是否满足生产应用需求。本实施例一还提供了另一种光纤光栅测试方法，应用于本实施例一中提供的一种光纤光栅测试系统2，请参阅图5并结合图2和图3，包括如下步骤：
S’100：同时控制第一光源模块10发射信号光及第二光源模块20发射泵浦光，并通过功率监测系统40监测和获取由信号光和泵浦光组成的复合光功率P3；
S’101：将多个待测光纤光栅701（701~705）依次连接形成待测光纤光栅组70；
S’102：将所述待测光纤光栅组70置于所述光纤光栅夹具30中，并连通光路；
S’103：同时控制第一光源模块10发射信号光及第二光源模块20发射泵浦光，使复合光依次经过所述待测光纤光栅组70、功率监测系统40，再通过温度检测系统50获取所述待测光纤光栅组70中每根待测光纤光栅的温升T3；
S’104：根据获取的复合光的功率及复合光的温升T3，计算出复合光温升系数α3 =（T3/P3），再进一步判断所述待测光纤光栅是否合格。
其中，所述复合光温升系数在0.035℃/W以内，所述待测光纤光栅合格。
进一步地，还包括步骤：S’105：若所述功率监测系统40探测到的泵浦光功率及信号光功率突然减小或甚至功率减小到0W，则控制所述第一光源模块10停止发射信号光和第二光源模块20停止发射泵浦光。
具体地，S’100：通过所述工控板（未图示）控制所述主控电路（未图示），所述主控电路（未图示）进一步的控制所述泵浦源驱动器（未图示），通过所述泵浦源驱动器（未图示）控制所述第一正向泵浦源100及第二正向泵浦源200发射泵浦光，所述第一正向泵浦源100发射的泵浦光通过第一正向合束器101注入谐振腔，通过所述增益光纤103的激励产生信号光，最终从所述工装低反光纤光栅104的输出端输出，并依次经过所述剥模器105、所述第二正向合束器202、所述滤波器202、所述光纤光栅夹具30、所述激光输出头80；所述第二正向泵浦源200发射泵浦光也依次经过所述第二正向合束器202、所述滤波器202、所述光纤光栅夹具30、所述激光输出头80；最后通过所述功率计400监测和获取信号光与泵浦光的复合光功率P3。
进一步地，S’101：将多个所述待测试光纤光栅701（701~705）依次连接形成所述待测光纤光栅组70。
进一步地，S’102：将所述待测光纤光栅组70悬空置于所述光纤光栅夹具30中，连通光路，具体地，使所述待测光纤光栅组70的输入端与所述滤波器202的输出端连接，所述待测光纤光栅组70的输出端与所述激光输出头80的输入端连接。
进一步地，S’103：通过所述泵浦源驱动器（未图示）控制所述第一正向泵浦源100发射泵浦光及第二正向泵浦源200发射泵浦光，所述第一正向泵浦源100发射的泵浦光通过第一正向合束器101注入谐振腔，通过所述增益光纤103的激励产生信号光，最终从所述工装低反光纤光栅104的输出端输出，并依次经过所述剥模器105、所述第二正向合束器202、所述滤波器202、所述光纤光栅夹具30、所述激光输出头80；所述第二正向泵浦源200发射泵浦光也依次经过所述第二正向合束器202、所述滤波器202、所述光纤光栅夹具30、所述激光输出头80；此时，所述第一光源模块10发射的信号光和第二光源模块20发射的泵浦光均同时经过所述待测光纤光栅701（701~705），再通过在线红外热像仪500获取所述待测光纤光栅组70中每根待测光纤光栅701（701~705）的温升T3。
进一步地，S’104：根据获取的复合光功率P3、复合光测试所述待测光纤光栅的温升T3，计算出信号光温升系数α3=（T3/P3），再进一步的判断所述待测光纤光栅701（701~705）是否合格。
最后，为了保护光纤光栅测试系统，还包括步骤S’105：若所述功率计400探测到的复合光功率突然减小或甚至功率减小到0W，则所述功率计400根据接收到的复合光的功率P3，将其转变成电信号发送给所述主控电路（未图示），所述主控板（未图示）根据所述主控电路（未图示）获取的电信号控制所述主控电路（未图示）输出电流，从而调节所述第一正向泵浦源100和第二正向泵浦源200的输出功率，或者，所述主控板（未图示）直接控制所述泵浦源驱动器（未图示）的开关，进而控制所述第一正向泵浦源100和第二正向泵浦源200停止发射泵浦光。
实施例二
此外，本发明实施例二提供了一种光纤光栅测试系统2，请参阅图6，其示出了本发明实施例提供的光纤光栅测试系统的光路示意图。与实施例一所述光纤光栅测试系统在组成结构上不同的是，本实施例二所述光纤光栅测试系统2还包括：反向泵浦源106、反向合束器107，其中，所述反向泵浦源106的泵浦输出端与所述反向合束器107的泵浦输入端连接，所述反向合束器107的输入端与所述工装低反光纤光栅104的输出端连接，所述反向合束器107的输出端与所述所述剥模器105的输入端连接。
所述泵原驱动器分别与所述第一正向泵浦源100、第二正向泵浦源200和反向泵浦源106连接，所述主控电路（未图示）调节所述泵浦源驱动器（未图示）的电流，进而可以控制所述第一正向泵浦源100、反向泵浦源106、第二正向泵浦源200发射泵浦光的功率，所述工控板（未图示）还可以直接控制所述泵浦源驱动器（未图示）的开关，进而控制所述第一正向泵浦源100、反向泵浦源106、第二正向泵浦源200是否发射泵浦光。
若所述待测光纤光栅存在明显缺陷或者光纤光栅制作中引入异物和脏污，为保护光纤光栅测试系统不被烧损，则所述功率监测系统40根据接收到的信号光和/或泵浦光的功率，将其转变成电信号发送给所述主控电路（未图示），所述主控板（未图示）根据所述主控电路（未图示）获取的电信号控制所述主控电路（未图示）输出电流，从而调节所述第一正向泵浦源100、第二正向泵浦源200、所述反向泵浦源106的输出功率，或者，所述主控板（未图示）直接控制所述泵浦源驱动器（未图示）的开关，进而控制所述第一正向泵浦源100、第二正向泵浦源200、反向泵浦源106停止输出泵浦光。
因此，在测试所述待测光纤光栅组70的信号光温升系数时，则可以控制所述第一正向泵浦源100和/或反向泵浦源106发射泵浦光。若是控制第一正向泵浦源100发射泵浦光以控制所述第一光源模块10发射信号光，则本实施例二提供的光纤光栅测试方法包括的步骤与实施例一所述的光纤光栅测试方法包括的步骤一致。若是控制反向泵浦源106发射泵浦光以控制所述第一光源模块10发射信号光，则根据本实施例提供的光纤光栅测试系统，请参阅图4至6，则本实施例二提供的光纤光栅测试方法包括的步骤与实施例一所述的光纤光栅测试方法包括的步骤一致，唯一的区别是将实施例一所述第一光源模块10中的第一正向泵浦源100及第一正向合束器101替换成所述反向泵浦源106和反向合束器107，将所述反向泵浦源106发射的泵浦光反向注入谐振腔内以产生信号光。若是控制第一正向泵浦源100和反向泵浦源106同时发射泵浦光以控制所述第一光源模块10发射信号光，请参阅图4至图6，则所述光纤光栅测试方法与实施例一的所述光纤光栅测试方法包括的步骤一致，唯一的区别是控制所述第一光源模块10发射信号光时是所述第一正向泵浦源100与反向泵浦源106同时发射泵浦光。
基于此，本实施例二提供的所述光纤光栅测试方法，包括的具体步骤：S100：通过所述工控板（未图示）控制所述主控电路（未图示），所述主控电路（未图示）进一步的控制所述泵浦源驱动器（未图示），通过所述泵浦源驱动器（未图示）控制所述第一正向泵浦源100和反向泵浦源106发射泵浦光，所述第一正向泵浦源100发射的泵浦光通过第一正向合束器101注入谐振腔，所述反向泵浦源106发射的泵浦光通过所述反向合束器107反向注入谐振腔，注入谐振腔中的泵浦光通过所述增益光纤103的激励产生信号光，最终从所述工装低反光纤光栅104的输出端输出，并依次经过所述剥模器105、所述第二正向合束器202、所述滤波器202、所述光纤光栅夹具30、所述激光输出头80，最后通过所述功率计400监测和获取信号光功率P1；在获取信号光功率P1后，通过所述泵浦源驱动器（未图示）控制第一正向泵浦源100和反向泵浦源106停止发射泵浦光，并控制第二正向泵浦源200发射泵浦光，所述第二正向泵浦源200发射的泵浦光通过所述第二正向合束器201、所述滤波器202、所述光纤光栅夹具30、所述激光输出头80，最后通过所述功率计400监测和获取泵浦光功率P2。
进一步地，S101：将多个所述待测试光纤光栅701（701~705）依次连接形成所述待测光纤光栅组。
进一步地，S102：并将所述待测光纤光栅组70悬空置于所述光纤光栅夹具30中，连通光路，具体地，使所述待测光纤光栅组70的输入端与所述滤波器202的输出端连接，所述待测光纤光栅组70的输出端与所述激光输出头80的输入端连接。
进一步地，S103：通过所述泵浦源驱动器（未图示）控制所述第一正向泵浦源100和反向泵浦源106发射泵浦光，所述第一正向泵浦源100发射的泵浦光通过第一正向合束器101注入谐振腔，所述反向泵浦源106发射的泵浦光通过所述反向合束器107反向注入谐振腔，注入谐振腔中的泵浦光通过所述增益光纤103的激励产生信号光，最终从所述工装低反光纤光栅104的输出端输出，并依次经过所述剥模器105、所述第二正向合束器202、所述滤波器202、所述光纤光栅夹具30、所述激光输出头80，再通过在线红外热像仪500获取所述待测光纤光栅组70中每根待测光纤光栅701（701~705）的温升T1；在获取温升T1后，通过所述泵浦源驱动器（未图示）控制第一正向泵浦源100和反向泵浦源106停止发射泵浦光，并控制第二正向泵浦源200发射泵浦光，所述第二正向泵浦源200发射的泵浦光通过第二正向合束器201、所述滤波器202、所述光纤光栅夹具30、所述激光输出头80，再通过在线红外热像仪500获取所述待测光纤光栅组70中每根待测光纤光栅701（701~705）的温升T2。
进一步地，S104：根据获取的信号光功率P1、泵浦光功率P2、信号光测试所述待测光纤光栅的温升T1及泵浦光测试所述待测光纤光栅的温升T2，计算出信号光温升系数α1=（T1/P1）及泵浦光温升系数α2=（T2/P2），再进一步的判断所述待测光纤光栅701（701~705）是否合格。
此外，当所述第一正向泵浦源100与反向泵浦源106同时发射泵浦光时，本实施例二还提供了另一种所述光纤光栅测试方法，包括的具体步骤：
S’100：通过所述工控板（未图示）控制所述主控电路（未图示），所述主控电路（未图示）进一步的控制所述泵浦源驱动器（未图示），通过所述泵浦源驱动器（未图示）控制所述第一正向泵浦源100、反向泵浦源106和第二正向泵浦源200发射泵浦光，所述第一正向泵浦源100发射的泵浦光通过第一正向合束器101正向注入谐振腔，所述反向泵浦源106发射的泵浦光通过所述反向合束器107反向注入谐振腔，注入谐振腔中的泵浦光通过所述增益光纤103的激励产生信号光，最终从所述工装低反光纤光栅104的输出端输出，并依次经过所述剥模器105、所述第二正向合束器202、所述滤波器202、所述光纤光栅夹具30、所述激光输出头80；所述第二正向泵浦源200发射泵浦光也依次经过所述第二正向合束器202、所述滤波器202、所述光纤光栅夹具30、所述激光输出头80；最后通过所述功率计400监测和获取信号光与泵浦光的复合光功率P3。
进一步地，S’101：将多个所述待测试光纤光栅701（701~705）依次连接形成所述待测光纤光栅组70。
进一步地，S’102：将所述待测光纤光栅组70悬空置于所述光纤光栅夹具30中，连通光路，具体地，使所述待测光纤光栅组70的输入端与所述滤波器202的输出端连接，所述待测光纤光栅组70的输出端与所述激光输出头80的输入端连接。
进一步地，S’103：通过所述泵浦源驱动器（未图示）控制所述第一正向泵浦源100、反向泵浦源106和第二正向泵浦源200发射泵浦光，所述第一正向泵浦源100发射的泵浦光通过第一正向合束器101正向注入谐振腔，所述反向泵浦源106发射的泵浦光通过所述反向合束器107反向注入谐振腔，注入谐振腔中的泵浦光通过所述增益光纤103的激励产生信号光，最终从所述工装低反光纤光栅104的输出端输出，并依次经过所述剥模器105、所述第二正向合束器202、所述滤波器202、所述光纤光栅夹具30、所述激光输出头80；所述第二正向泵浦源200发射泵浦光也依次经过所述第二正向合束器202、所述滤波器202、所述光纤光栅夹具30、所述激光输出头80；此时，所述第一光源模块10发射的信号光和第二光源模块20发射的泵浦光均同时经过所述待测光纤光栅701（701~705），再通过在线红外热像仪500获取所述待测光纤光栅组70中每根待测光纤光栅701（701~705）的温升T3。
进一步地，S’104：根据获取的复合光功率P3、复合光测试所述待测光纤光栅的温升T3，计算出信号光温升系数α3 =（T3 / P3），再进一步的判断所述待测光纤光栅701（701~705）是否合格。
需要说明的是，本实施例中，对第一光源模块10和第二光源模块20哪个先后发射信号光和泵浦光无顺序要求；步骤S’100中第一正向泵浦源100和反向泵浦源106发射的泵浦光功率分别与所述步骤S’103中第一正向泵浦源100和反向泵浦源106发射的泵浦光功率保持一致，同样，步骤S’100中第二正向泵浦源200发射的泵浦光功率与所述步骤S’103中第二正向泵浦源200发射的泵浦光功率也保持一致。
综上所述，本发明实施例提供的一种光纤光栅测试系统2包括：沿信号光输出方向依次设有的第一光源模块10、第二光源模块20、光纤光栅夹具30、功率监测系统40，设于所述待测光纤光栅夹具30周侧的温度检测系统50，及分别与所述第一光源模块10、第二光源模块20连接的泵浦源驱动器（未图示）；所述第一光源模块10用于发射信号光，所述第二光源模块20用于发射泵浦光，所述光纤光栅夹具30用于悬空放置待测光纤光栅组70，所述温度检测系统50用于检测待测光纤光栅组70的温升，所述功率监测系统40用于分别监测所述第一光源模块10发射信号光的功率、所述第二光源模块20发射泵浦光的功率及第一光源模块10发射信号光与第二光源模块20发射泵浦光的复合光功率，所述泵浦源驱动器（未图示）用于分别控制所述第一光源模块10信号光的发射、第二光源模块20泵浦光的发射；所述待测光纤光栅组70为多个依次连接的光纤光栅。相对于现有技术，（1）本发明实施例可分别实现泵浦光、信号光、及泵浦光与信号光组成的复合光对待测光纤光栅701（701~705）的温升系数的测试；（2）可以一次性测试多个光纤光栅，不再局限于在谐振腔中一次只能测一对光纤光栅（低反光纤光栅、高反光纤光栅）；（3）所述待测试光纤光栅701（701~705）悬空承放，减少了冷却系统（高功率应用中，激光器的光路系统一般需要冷却系统降温）对所述待测试光纤光栅的温升系数的影响。
此外，本发明提供的一种光纤光栅测试方法，应用于上述的光纤光栅测试系统2，可实现泵浦光、信号光、及泵浦光与信号光组成的复合光对待测光纤光栅的温升系数的测试，解决难以实现批量测试光纤光栅的问题，且测试效率及准确度高。
以上对本发明实施例所提供的一种光纤光栅测试系统及方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (4)
1.一种光纤光栅测试方法，应用于光纤光栅测试系统，其特征在于，
所述光纤光栅测试系统包括：沿信号光输出方向依次设有的第一光源模块、第二光源模块、光纤光栅夹具、激光输出头、功率监测系统，设于所述光纤光栅夹具周侧的温度检测系统，及分别与所述第一光源模块、所述第二光源模块连接的泵浦源驱动器，所述泵浦源驱动器用于分别控制所述第一光源模块信号光的发射、所述第二光源模块泵浦光的发射；
所述光纤光栅测试方法包括步骤：
S100：控制所述第一光源模块发射信号光，并通过所述功率监测系统监测和获取信号光功率P1；控制所述第二光源模块发射泵浦光，并通过功率监测系统监测和获取泵浦光功率P2；
S101：将多个待测光纤光栅依次连接形成待测光纤光栅组；
S102：将所述待测光纤光栅组悬空置于所述光纤光栅夹具中，并连通光路；
S103：控制所述第一光源模块发射信号光，使信号光依次经过所述待测光纤光栅组、激光输出头、功率监测系统，再通过温度检测系统获取所述待测光纤光栅组中每根待测光纤光栅的温升T1；控制所述第二光源模块发射泵浦光，使泵浦光依次经过所述待测光纤光栅组、所述激光输出头、所述功率监测系统，再通过所述温度检测系统获取所述待测光纤光栅组中每根待测光纤光栅的温升T2；
其中，所述第二光源模块包括：第二正向泵浦源、第二正向合束器、滤波器，所述第二正向泵浦源的泵浦输出端与所述第二正向合束器的泵浦输入端连接，所述第二正向合束器的输入端与所述第一光源模块的输出端连接，所述第二正向合束器的输出端与所述滤波器的输入端连接，所述滤波器的输出端与所述光纤光栅夹具输入端连接；
S104：根据获取的信号光功率、泵浦光功率及温升，计算出信号光温升系数α1及泵浦光温升系数α2，再进一步的判断所述待测光纤光栅是否合格。
2.如权利要求1所述的光纤光栅测试方法，其特征在于，
所述步骤S104中，若所述泵浦光温升系数在0.01℃/W以内，及所述信号光温升系数也在0.03℃/W以内时，则所述待测试光纤光栅合格；
还包括步骤S105：若所述功率监测系统探测到的泵浦光功率和/或信号光功率突然减小，则控制所述第一光源模块停止发射信号光和所述第二光源模块停止发射泵浦光。
3.一种光纤光栅测试方法，应用于光纤光栅测试系统，其特征在于，
所述光纤光栅测试系统包括：沿信号光输出方向依次设有的第一光源模块、第二光源模块、光纤光栅夹具、激光输出头、功率监测系统，设于所述光纤光栅夹具周侧的温度检测系统，及分别与所述第一光源模块、所述第二光源模块连接的泵浦源驱动器，所述泵浦源驱动器用于分别控制所述第一光源模块信号光的发射、所述第二光源模块泵浦光的发射；
所述光纤光栅测试方法包括步骤：
S’100：同时控制所述第一光源模块发射信号光及第二光源模块发射泵浦光，并通过所述功率监测系统获取由信号光和泵浦光组成的复合光功率P3；
S’101：将多个待测光纤光栅依次连接形成待测光纤光栅组；
S’102：将所述待测光纤光栅组悬空置于所述光纤光栅夹具中，并连通光路；
S’103：同时控制所述第一光源模块发射信号光及所述第二光源模块发射泵浦光，使复合光依次经过所述待测光纤光栅组、激光输出头、功率监测系统，再通过温度检测系统获取所述待测光纤光栅组中每根待测光纤光栅的温升T3；
其中，所述第二光源模块包括：第二正向泵浦源、第二正向合束器、滤波器，所述第二正向泵浦源的泵浦输出端与所述第二正向合束器的泵浦输入端连接，所述第二正向合束器的输入端与所述第一光源模块的输出端连接，所述第二正向合束器的输出端与所述滤波器的输入端连接，所述滤波器的输出端与所述光纤光栅夹具输入端连接；
S’104：根据获取的复合光的功率及复合光的温升T3，计算出复合光温升系数α3，再进一步判断所述待测光纤光栅是否合格。
4.如权利要求3所述的光纤光栅测试方法，其特征在于，
所述步骤S’104中，若所述复合光温升系数在0.035℃/W以内，则所述待测光纤光栅合格；
还包括步骤S’105：若所述功率监测系统探测到的复合光功率突然减小，则控制所述第一光源模块停止发射信号光和所述第二光源模块停止发射泵浦光。
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