CN114608807A - 用于增益光纤的多波长荧光寿命测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于增益光纤的多波长荧光寿命测量装置，包括：信号发生器连接泵浦激光器，用于产生脉冲泵浦信号；泵浦激光器连接光隔离器，用于将脉冲泵浦信号输入到第一波分复用器的泵浦端；可调谐激光器连接衰减器，用于将种子光发送到增益光纤，以使得增益光纤受到脉冲泵浦信号激发，产生荧光信号；第一波分复用器的输出端连接增益光纤的一端，第一波分复用器的信号端连接第二波分复用器的输出端，用于反向激发增益光纤，得到荧光信号，增益光纤的另一端连接衰减器；光电探测器连接第二波分复用器的信号端，用于将荧光信号转换为电信号；示波器连接光电探测器，获取增益光纤荧光寿命。本发明可精细准确检测不同波长荧光信号对应的荧光寿命。
Description
技术领域
本发明涉及光纤测试技术领域，尤其涉及一种用于增益光纤的多波长荧光寿命测量装置。
背景技术
在激发光源的照射下，一个荧光体系向各个方向发出荧光，当光源停止照射后，荧光不会立即消失，而是会逐渐衰减到零。荧光寿命是指分子受到光脉冲激发后返回到基态之前，在激发态的平均停留时间。
增益光纤是光纤激光器和光纤放大器的核心，因为它决定着对光泵的吸收截面、发射截面和量子效率等，随着光纤激光器输出功率不断提高，增益光纤掺杂浓度也越来越高，高浓度掺杂光纤可以大大缩短使用长度和降低光纤激光器成本。但是，掺杂浓度不是越高越好，当掺杂浓度到达一定程度之后，存在浓度淬灭问题，直接影响光纤激光器输出效率。
为了有效地提高增益光纤的掺杂浓度，抑制浓度淬灭，需要快速、准确测量荧光寿命，但是目前对于增益光纤的荧光寿命测试，尚无可靠的测量装置。因此，现在亟需一种用于增益光纤的多波长荧光寿命测量装置来解决上述问题。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种用于增益光纤的多波长荧光寿命测量装置。
本发明提供一种用于增益光纤的多波长荧光寿命测量装置，包括信号发生器、泵浦激光器、光隔离器、衰减器、可调谐激光器、第一波分复用器、第二波分复用器、光电探测器和示波器，其中：
所述信号发生器的输出端连接所述泵浦激光器的输入端，用于产生脉冲泵浦信号；
所述泵浦激光器的输出端连接所述光隔离器的输入端，用于通过所述光隔离器的输出端，将所述脉冲泵浦信号输入到所述第一波分复用器的泵浦端；
所述可调谐激光器的输出端连接所述衰减器的输入端，用于将预设波长的种子光信号发送到待测增益光纤，以使得所述待测增益光纤在受到所述脉冲泵浦信号的激发之后，产生对应波长的荧光信号；
所述第一波分复用器的输出端连接所述待测增益光纤的一端，所述第一波分复用器的信号端连接所述第二波分复用器的输出端，用于通过所述脉冲泵浦信号，反向激发所述待测增益光纤，并将所述荧光信号和所述脉冲泵浦信号进行分离，得到目标荧光信号，所述待测增益光纤的另一端连接所述衰减器的输出端；
所述光电探测器的输入端连接所述第二波分复用器的信号端，用于将所述目标荧光信号转换为电信号，并将所述电信号输入到所述示波器；
所述示波器连接所述光电探测器，用于根据所述电信号，获取所述待测增益光纤的荧光寿命。
根据本发明提供的一种用于增益光纤的多波长荧光寿命测量装置，所述装置还包括功率计，所述功率计的输入端连接所述第二波分复用器的泵浦端，用于吸收残余泵浦光。
根据本发明提供的一种用于增益光纤的多波长荧光寿命测量装置，所述待测增益光纤为掺稀土元素光纤。
根据本发明提供的一种用于增益光纤的多波长荧光寿命测量装置，所述泵浦激光器和所述可调谐激光器的输出波长，是根据所述待测增益光纤的掺杂介质确定；
其中，所述待测增益光纤为掺镱光纤时，所述可调谐激光器的输出波长为1000nm至1100nm，所述泵浦激光器的输出波长为900nm至1000nm；
所述待测增益光纤为掺铥光纤时，所述可调谐激光器的输出波长为1950nm至2050nm，所述泵浦激光器的输出波长为750nm至850nm；
所述待测增益光纤为掺铒光纤时，所述可调谐激光器的输出波长为1520nm至1620nm，所述泵浦激光器的输出波长为900nm至1000nm。
根据本发明提供的一种用于增益光纤的多波长荧光寿命测量装置，所述第一波分复用器和所述第二波分复用器的工作波长，是根据所述待测增益光纤的掺杂介质确定的；
其中，所述待测增益光纤为掺镱光纤时，所述第一波分复用器和所述第二波分复用器，为900nm至1000nm和1000nm至1100nm工作波长的双波段光纤波分复用器；
所述待测增益光纤为掺铥光纤时，所述第一波分复用器和所述第二波分复用器，为750nm至850nm和1900nm至2050nm工作波长的双波段光纤波分复用器；
所述待测增益光纤为掺铒光纤时，所述第一波分复用器和所述第二波分复用器，为900nm至1000nm和1520nm至1620nm工作波长的双波段光纤波分复用器，且插入损耗小于0.5dB，隔离度大于20dB。
根据本发明提供的一种用于增益光纤的多波长荧光寿命测量装置，所述信号发生器和所述泵浦激光器之间通过控制线连接；所述脉冲泵浦信号的下降沿时间、重频和脉宽，是根据所述待测增益光纤的掺杂介质确定的；
其中，所述待测增益光纤为掺镱光纤时，所述脉冲泵浦信号的下沿时间小于等于1μs，重频小于等于100Hz，脉宽小于等于5ms；
所述待测增益光纤为掺铒光纤时，所述脉冲泵浦信号的下沿时间小于等于100μs，重频小于等于10Hz，脉宽小于等于50ms；
所述待测增益光纤为掺铥光纤时，所述脉冲泵浦信号的下沿时间小于等于50μs，重频小于等于10Hz，脉宽小于等于50ms。
根据本发明提供的一种用于增益光纤的多波长荧光寿命测量装置，所述光电探测器的材质，是根据所述待测增益光纤的掺杂介质确定的；
其中，当所述待测增益光纤为掺镱光纤时，所述光电探测器的材质为硅材质，探测波长范围为200nm至1100nm；
当所述待测增益光纤为掺铒光纤时，所述光电探测器的材质为锗材质，探测波长范围为900nm至1700nm；
当所述待测增益光纤为掺铥光纤时，所述光电探测器的材质为铟镓砷材质，探测波长范围为1000nm至2600nm。
根据本发明提供的一种用于增益光纤的多波长荧光寿命测量装置，所述功率计的探头为光电功率探头，探测波长范围为700nm至1700nm，探测功率范围为-65dBm至+10dBm。
根据本发明提供的一种用于增益光纤的多波长荧光寿命测量装置，所述示波器的带宽大于等于500Mhz，最大采样率为5GS/s。
根据本发明提供的一种用于增益光纤的多波长荧光寿命测量装置，所述光隔离器为尾纤型光隔离器，隔离度大于等于20dB；所述衰减器为尾纤式衰减器，衰减度为0dB至20dB。
本发明提供的用于增益光纤的多波长荧光寿命测量装置，该装置结构简单，可更为精细检测不同信号波长的荧光信号对应的荧光寿命，为提高增益光纤的掺杂浓度，抑制浓度淬灭，及优化光纤掺杂配方和提高产品质量提供了有效检测手段。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图进行简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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为本发明提供的用于增益光纤的多波长荧光寿命测量装置的结构示意图；
图2为本发明提供的通过示波器获取得到的荧光寿命测量值示意图之一；
图3为本发明提供的通过示波器获取得到的荧光寿命测量值示意图之二；
附图标记：
101：信号发生器；102：泵浦激光器；103：光隔离器；
104：衰减器；105：可调谐激光器；106：第一波分复用器；
107：第二波分复用器；108：光电探测器；109：示波器；
110：待测增益光纤；111：光功率计。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
高浓度掺杂光纤可以大大缩短使用长度，同时降低光纤激光器成本。但是，当掺杂浓度到达一定程度之后，存在浓度淬灭问题，直接影响光纤激光器输出效率。为了有效地提高增益光纤的掺杂浓度，抑制浓度淬灭，需要快速且准确地测量增益光纤的荧光寿命。现有测量装置中有通过采用空间光对样品光纤纤芯掺杂区域进行激发，但该装置结构复杂，激发状态不稳定，而且光纤纤芯一般为微米量级，很难保证激发到纤芯中，导致出射激发的荧光弱，信噪比差；另外，现有装置测量的是宽谱范围的荧光信号，无法精细地得到特定波长处的荧光寿命。
为了实现高功率光纤激光器和放大器，需要有效地提高增益光纤的掺杂浓度，控制浓度淬灭，如何精细准确且快速测量不同波长处的荧光寿命，成为设计和制作光纤激光器和放大器的重要环节。
图1为本发明提供的用于增益光纤的多波长荧光寿命测量装置的结构示意图，如图1所示，本发明提供了一种用于增益光纤的多波长荧光寿命测量装置，包括信号发生器101、泵浦激光器102、光隔离器103、衰减器104、可调谐激光器105、第一波分复用器106、第二波分复用器107、光电探测器108和示波器109，其中：
所述信号发生器101的输出端连接所述泵浦激光器102的输入端，用于产生脉冲泵浦信号。
所述泵浦激光器102的输出端连接所述光隔离器103的输入端，用于通过所述光隔离器103的输出端，将所述脉冲泵浦信号输入到所述第一波分复用器106的泵浦端。
在本发明中，信号发生器101连接泵浦激光器102，用于产生脉冲泵浦信号，并通过光隔离器103将产生的脉冲泵浦信号输入到第一波分复用器106的泵浦端(即第一波分复用器106的Port11端)，第一波分复用器106的输出端则连接待测增益光纤的一端，用于反向激发待测增益光纤。
所述可调谐激光器105的输出端连接所述衰减器104的输入端，用于将预设波长的种子光信号发送到待测增益光纤110，以使得所述待测增益光纤110在受到所述脉冲泵浦信号的激发之后，产生对应波长的荧光信号。
在本发明中，可调谐激光器105作为种子光信号的光源，通过衰减器104连接待测增益光纤110的另一端(待测增益光纤110的一端与第一波分复用器连接)，用于将产生的荧光信号固定集中在预设波长处，从而可对多种不同波长的荧光信号进行测量。具体地，通过调节可调谐激光器105的输出波长，使得示波器109可更加精确地获得不同信号波长的荧光信号对应的荧光寿命。
需要说明的是，在本发明中，待测增益光纤110的掺杂介质可根据实际测试需求进行选取。在进行增益光纤的荧光寿命测量时，首先将信号发生器101与泵浦激光器102进行连接；然后，将待测增益光纤110连接到第一波分复用器106和衰减器104之间，并通过调节可调谐激光器105的输出波长，从而实现不同波长处荧光寿命的测量。
所述第一波分复用器106的输出端连接所述待测增益光纤110的一端，所述第一波分复用器106的信号端连接所述第二波分复用器107的输出端，用于通过所述脉冲泵浦信号，反向激发所述待测增益光纤110，并将所述荧光信号和所述脉冲泵浦信号进行分离，得到目标荧光信号，所述待测增益光纤110的另一端连接所述衰减器104的输出端。
在本发明中，反向泵浦待测增益光纤110，使得待测增益光纤110在受激后，通过可调谐激光器105产生不同波长的种子光信号，在特定波长处产生荧光信号，并通过第二波分复用器107的信号端依次输入至光电探测器108和示波器109，当脉冲激光由上沿下降到下沿时，通过示波器109得到不同波长处的荧光寿命。本发明采用纤芯泵浦方式，反向采集荧光信号，使得泵浦光与荧光传输方向相反，，可避免稀土离子重吸收效应的影响，不会对测试结果造成干扰，保证了数据的准确性。
所述光电探测器108的输入端连接所述第二波分复用器107的信号端，用于将所述目标荧光信号转换为电信号，并将所述电信号输入到所述示波器109；
所述示波器109连接所述光电探测器108，用于根据所述电信号，获取所述待测增益光纤的荧光寿命。
在本发明中，第二波分复用器107的信号端(即第二波分复用器107的Port21端)连接光电探测器108，用于通过光电探测器108将目标荧光信号转换为电信号，并送入至示波器109中。当脉冲激光由上沿下降到下沿时，示波器109将荧光信号随时间的衰减变化进行数据存储，其中，示波器109显示的横轴为时间，纵轴为幅值，通过调节可调谐激光器105的输出波长，从而利用示波器109得到由待测增益光纤被激发产生的荧光信号，获取不同波长处对应的荧光寿命。
本发明提供的用于增益光纤的多波长荧光寿命测量装置，该装置结构简单，可更为精细检测不同信号波长的荧光信号对应的荧光寿命，为提高增益光纤的掺杂浓度，抑制浓度淬灭，及优化光纤掺杂配方和提高产品质量提供了有效检测手段。
在上述实施例的基础上，所述装置还包括功率计111，所述功率计111的输入端连接所述第二波分复用器107的泵浦端(即第二波分复用器107的Port11端)，用于吸收残余泵浦光。
在上述实施例的基础上，所述待测增益光纤110为掺稀土元素光纤，具体地，掺稀土元素光纤中的稀土元素可以是镱、铥、铒或钬等元素的一种或多种元素掺杂。
在上述实施例的基础上，所述泵浦激光器102和所述可调谐激光器105的输出波长，是根据所述待测增益光纤110的掺杂介质确定；
其中，所述待测增益光纤110为掺镱光纤时，所述可调谐激光器105的输出波长为1000nm至1100nm，所述泵浦激光器102的输出波长为900nm至1000nm；
所述待测增益光纤110为掺铥光纤时，所述可调谐激光器105的输出波长为1950nm至2050nm，所述泵浦激光器102的输出波长为750nm至850nm；
所述待测增益光纤110为掺铒光纤时，所述可调谐激光器105的输出波长为1520nm至1620nm，所述泵浦激光器102的输出波长为900nm至1000nm。
在上述实施例的基础上，所述第一波分复用器106和所述第二波分复用器107的工作波长，是根据所述待测增益光纤110的掺杂介质确定的；
其中，所述待测增益光纤110为掺镱光纤时，所述第一波分复用器106和所述第二波分复用器107，为900nm至1000nm和1000nm至1100nm工作波长的双波段光纤波分复用器；
所述待测增益光纤110为掺铥光纤时，所述第一波分复用器106和所述第二波分复用器107，为750nm至850nm和1900nm至2050nm工作波长的双波段光纤波分复用器；
所述待测增益光纤110为掺铒光纤时，所述第一波分复用器106和所述第二波分复用器107，为900nm至1000nm和1520nm至1620nm工作波长的双波段光纤波分复用器，且插入损耗小于0.5dB，隔离度大于20dB。
在上述实施例的基础上，所述信号发生器101和所述泵浦激光器102之间通过控制线连接；所述脉冲泵浦信号的下降沿时间、重频和脉宽，是根据所述待测增益光纤110的掺杂介质确定的；
其中，所述待测增益光纤110为掺镱光纤时，所述脉冲泵浦信号的下沿时间小于等于1μs，重频小于等于100Hz，脉宽小于等于5ms；
所述待测增益光纤110为掺铒光纤时，所述脉冲泵浦信号的下沿时间小于等于100μs，重频小于等于10Hz，脉宽小于等于50ms；
所述待测增益光纤110为掺铥光纤时，所述脉冲泵浦信号的下沿时间小于等于50μs，重频小于等于10Hz，脉宽小于等于50ms。
在本发明中，采用信号发生器101，通过控制线连接泵浦激光器102，从而产生脉冲泵浦信号，再经过第一波分复用器106的泵浦端输入待测增益光纤，避免使用空间结构，有利于激发出稳定的荧光，这种全光纤式装置大大提高了测试稳定性，降低了系统插入损耗，并具有结构简单、抗干扰能力强以及测试精度高的特点，可有效检测不同波长处的荧光寿命。
在上述实施例的基础上，所述光电探测器108的材质，是根据所述待测增益光纤110的掺杂介质确定的；
其中，当所述待测增益光纤110为掺镱光纤时，所述光电探测器108的材质为硅材质，探测波长范围为200nm至1100nm；
当所述待测增益光纤110为掺铒光纤时，所述光电探测器108的材质为锗材质，探测波长范围为900nm至1700nm；
当所述待测增益光纤110为掺铥光纤时，所述光电探测器108的材质为铟镓砷材质，探测波长范围为1000nm至2600nm。
在上述实施例的基础上，所述功率计111的探头为光电功率探头，探测波长范围为700nm至1700nm，探测功率范围为-65dBm至+10dBm。
在上述实施例的基础上，所述示波器109的带宽大于等于500Mhz，最大采样率为5GS/s。
在上述实施例的基础上，所述光隔离器103为尾纤型光隔离器，隔离度大于等于20dB；所述衰减器104为尾纤式衰减器，且衰减度的范围可调节，衰减度为0dB至20dB。
在一实施例中，对本发明提供的用于增益光纤的荧光寿命测量装置进行整体说明，可参考图1所示，待测增益光纤以掺铒光纤为例，第一波分复用器106和第二波分复用器107为(1+1)×1型，其中，第一波分复用器106和第二波分复用器107的输入端包括泵浦端和信号端，分别为Port11端和Port21端(根据使用功能，相应的作为输出端，例如，荧光信号从第一波分复用器106的Port21端输出)。具体地，首先，信号发生器101通过控制线连接泵浦激光器102，泵浦激光器102的输出尾纤与第一波分复用器106的Port11端熔接，第一波分复用器106的输出尾纤与待测增益光纤110一端熔接，待测增益光纤110另一端通过衰减器104连接带尾纤的可调谐激光器105；当待测增益光纤110受激后，产生特定波长的荧光信号，依次经过第一波分复用器106的Port21端、第二波分复用器107的输出端以及第二波分复用器107的Port21端输出，此时，第二波分复用器107的Port21端连接光电探测器108，通过光电探测器108将产生的荧光信号转化为电信号，然后再将电信号送入示波器109中，优选地，第二波分复用器的Port11端连接光功率计111，以用于吸收残留的泵浦光。
当完成各个装置之间的连接之后，首先打开信号发生器101、泵浦激光器102和示波器109，设置合适的重频和脉宽等参数，其中，泵浦激光器102的工作波长为900nm至1000nm；第一波分复用器106和第二波分复用器107的工作波长为900-1000nm和1530-1560nm；可调谐激光器105的输出波长为1530nm至1600nm，隔离度大于等于20dB。此时，通过示波器109获得宽带的荧光寿命，为了得到不同波长处的荧光寿命，可通过打开可调谐激光器105，设置输出波长为1530nm，输出功率为0dBm，此时，通过示波器109获得在1530nm波长处的荧光寿命；当调节可调谐激光器105的输出波长为1560nm后，此时，通过示波器109获得1560nm波长处的荧光寿命。进一步地，依次调节可调谐激光器105的中心波长，从而得到1530nm至1560nm范围内每个固定波长处的荧光寿命。图2为本发明提供的通过示波器获取得到的荧光寿命测量值示意图之一，可参考图2所示，基于本发明提供的荧光寿命测量装置，获取得到1560nm波长处的荧光寿命为9.58ms；图3为本发明提供的通过示波器获取得到的荧光寿命测量值示意图之二，可参考图3所示，基于本发明提供的荧光寿命测量装置，获取得到1530nm波长处的荧光寿命为10.45ms。需要说明的是，基于本发明提供的荧光寿命测量装置，通过上述测量步骤和方法，同样也可获得其他波长处的荧光寿命，本发明对此不再赘述。
当待测增益光纤110中的稀土元素为其他稀土元素时，例如，待测增益光纤110为掺镱光纤时，只需要选取相应的输出波长和工作波长，即泵浦激光器102的输出波长为900nm至1000nm，可调谐激光器105的输出波长为1000nm至1100nm，第一波分复用器106和第二波分复用器107的工作波长为900nm至1000nm和1000nm至1100nm的双波段；若待测增益光纤110为掺铥光纤时，可只需要选取相应的输出波长和工作波长，即泵浦激光器102的输出波长为700nm至800nm，可调谐激光器105的输出波长为1900nm至2000nm，第一波分复用器106和第二波分复用器107的工作波长为700nm至800nm和1900nm至2000nm的双波段。对于不同稀土元素的待测增益光纤，其荧光寿命测量步骤和上述实施例的方式基本一致，本发明对此不再赘述。
本发明通过方波调制的泵浦激光器102，发出脉冲激光经第一波分复用器106的泵浦端注入，再经第一波分复用器的输出端进入待测增益光纤；同时，可调谐激光器105作为种子光的光源，通过衰减器104连接待测增益光纤110的另一端；当待测增益光纤110受激产生的特定波长荧光信号，经第二波分复用器107的信号端输出至光电探测器108，最后将经荧光信号转化得到的电信号后送入示波器109中，通过示波器109对荧光信号随时间的衰减变化进行监测，从而得到荧光寿命；针对不同波长的测量需求，进而通过调节可调谐激光器105的输出波长，获得不同波长处的荧光寿命。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种用于增益光纤的多波长荧光寿命测量装置，其特征在于，包括信号发生器、泵浦激光器、光隔离器、衰减器、可调谐激光器、第一波分复用器、第二波分复用器、光电探测器和示波器，其中：
所述信号发生器的输出端连接所述泵浦激光器的输入端，用于产生脉冲泵浦信号；
所述泵浦激光器的输出端连接所述光隔离器的输入端，用于通过所述光隔离器的输出端，将所述脉冲泵浦信号输入到所述第一波分复用器的泵浦端；
所述可调谐激光器的输出端连接所述衰减器的输入端，用于将预设波长的种子光信号发送到待测增益光纤，以使得所述待测增益光纤在受到所述脉冲泵浦信号的激发之后，产生对应波长的荧光信号；
所述第一波分复用器的输出端连接所述待测增益光纤的一端，所述第一波分复用器的信号端连接所述第二波分复用器的输出端，用于通过所述脉冲泵浦信号，反向激发所述待测增益光纤，并将所述荧光信号和所述脉冲泵浦信号进行分离，得到目标荧光信号，所述待测增益光纤的另一端连接所述衰减器的输出端；
所述光电探测器的输入端连接所述第二波分复用器的信号端，用于将所述目标荧光信号转换为电信号，并将所述电信号输入到所述示波器；
所述示波器连接所述光电探测器，用于根据所述电信号，获取所述待测增益光纤的荧光寿命。
2.根据权利要求1所述的用于增益光纤的多波长荧光寿命测量装置，其特征在于，所述装置还包括功率计，所述功率计的输入端连接所述第二波分复用器的泵浦端，用于吸收残余泵浦光。
3.根据权利要求1所述的用于增益光纤的多波长荧光寿命测量装置，其特征在于，所述待测增益光纤为掺稀土元素光纤。
4.根据权利要求1所述的用于增益光纤的多波长荧光寿命测量装置，其特征在于，所述泵浦激光器和所述可调谐激光器的输出波长，是根据所述待测增益光纤的掺杂介质确定；
其中，所述待测增益光纤为掺镱光纤时，所述可调谐激光器的输出波长为1000nm至1100nm，所述泵浦激光器的输出波长为900nm至1000nm；
所述待测增益光纤为掺铥光纤时，所述可调谐激光器的输出波长为1950nm至2050nm，所述泵浦激光器的输出波长为750nm至850nm；
所述待测增益光纤为掺铒光纤时，所述可调谐激光器的输出波长为1520nm至1620nm，所述泵浦激光器的输出波长为900nm至1000nm。
5.根据权利要求1所述的用于增益光纤的多波长荧光寿命测量装置，其特征在于，所述第一波分复用器和所述第二波分复用器的工作波长，是根据所述待测增益光纤的掺杂介质确定的；
其中，所述待测增益光纤为掺镱光纤时，所述第一波分复用器和所述第二波分复用器，为900nm至1000nm和1000nm至1100nm工作波长的双波段光纤波分复用器；
所述待测增益光纤为掺铥光纤时，所述第一波分复用器和所述第二波分复用器，为750nm至850nm和1900nm至2050nm工作波长的双波段光纤波分复用器；
所述待测增益光纤为掺铒光纤时，所述第一波分复用器和所述第二波分复用器，为900nm至1000nm和1520nm至1620nm工作波长的双波段光纤波分复用器，且插入损耗小于0.5dB，隔离度大于20dB。
6.根据权利要求1所述的用于增益光纤的多波长荧光寿命测量装置，其特征在于，所述信号发生器和所述泵浦激光器之间通过控制线连接；所述脉冲泵浦信号的下降沿时间、重频和脉宽，是根据所述待测增益光纤的掺杂介质确定的；
其中，所述待测增益光纤为掺镱光纤时，所述脉冲泵浦信号的下沿时间小于等于1μs，重频小于等于100Hz，脉宽小于等于5ms；
所述待测增益光纤为掺铒光纤时，所述脉冲泵浦信号的下沿时间小于等于100μs，重频小于等于10Hz，脉宽小于等于50ms；
所述待测增益光纤为掺铥光纤时，所述脉冲泵浦信号的下沿时间小于等于50μs，重频小于等于10Hz，脉宽小于等于50ms。
7.根据权利要求1所述的用于增益光纤的多波长荧光寿命测量装置，其特征在于，所述光电探测器的材质，是根据所述待测增益光纤的掺杂介质确定的；
其中，当所述待测增益光纤为掺镱光纤时，所述光电探测器的材质为硅材质，探测波长范围为200nm至1100nm；
当所述待测增益光纤为掺铒光纤时，所述光电探测器的材质为锗材质，探测波长范围为900nm至1700nm；
当所述待测增益光纤为掺铥光纤时，所述光电探测器的材质为铟镓砷材质，探测波长范围为1000nm至2600nm。
8.根据权利要求2所述的用于增益光纤的多波长荧光寿命测量装置，其特征在于，所述功率计的探头为光电功率探头，探测波长范围为700nm至1700nm，探测功率范围为-65dBm至+10dBm。
9.根据权利要求1至7任一项所述的用于增益光纤的多波长荧光寿命测量装置，其特征在于，所述示波器的带宽大于等于500Mhz，最大采样率为5GS/s。
10.根据权利要求1至7任一项所述的用于增益光纤的多波长荧光寿命测量装置，其特征在于，所述光隔离器为尾纤型光隔离器，隔离度大于等于20dB；所述衰减器为尾纤式衰减器，衰减度为0dB至20dB。
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Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60164225A (ja) * | 1984-02-06 | 1985-08-27 | Nec Corp | 温度検知装置 |
| JPS60164227A (ja) * | 1984-02-06 | 1985-08-27 | Nec Corp | 温度検知方法 |
| CN2676228Y (zh) * | 2003-11-21 | 2005-02-02 | 南开大学 | 光纤超宽带光源 |
| KR20160120988A (ko) * | 2015-04-09 | 2016-10-19 | 한국전자통신연구원 | 형광 수명 측정 장치 |
| CN107887786A (zh) * | 2017-12-28 | 2018-04-06 | 北京信息科技大学 | 一种基于宽谱信号光注入的超荧光光纤光源 |
| CN110132907A (zh) * | 2018-02-09 | 2019-08-16 | 杨佳苗 | 光纤传导多探测器分立光谱及荧光寿命探测方法及传感器 |
| CN110274895A (zh) * | 2018-03-17 | 2019-09-24 | 杨佳苗 | 多探测器分立荧光光谱及荧光寿命探测方法与装置 |
| CN110311293A (zh) * | 2019-07-16 | 2019-10-08 | 安徽大学 | 测量激光器工作物质荧光寿命的方法和系统 |
| CN212963955U (zh) * | 2020-09-11 | 2021-04-13 | 武汉睿芯特种光纤有限责任公司 | 一种光纤模式增益测量装置 |
| CN113155795A (zh) * | 2021-04-15 | 2021-07-23 | 西北核技术研究所 | 掺稀土元素光纤激光上能级荧光寿命直接测量装置和方法 |
-
2022
- 2022-02-25 CN CN202210179953.3A patent/CN114608807B/zh active Active
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60164225A (ja) * | 1984-02-06 | 1985-08-27 | Nec Corp | 温度検知装置 |
| JPS60164227A (ja) * | 1984-02-06 | 1985-08-27 | Nec Corp | 温度検知方法 |
| CN2676228Y (zh) * | 2003-11-21 | 2005-02-02 | 南开大学 | 光纤超宽带光源 |
| KR20160120988A (ko) * | 2015-04-09 | 2016-10-19 | 한국전자통신연구원 | 형광 수명 측정 장치 |
| CN107887786A (zh) * | 2017-12-28 | 2018-04-06 | 北京信息科技大学 | 一种基于宽谱信号光注入的超荧光光纤光源 |
| CN110132907A (zh) * | 2018-02-09 | 2019-08-16 | 杨佳苗 | 光纤传导多探测器分立光谱及荧光寿命探测方法及传感器 |
| CN110274895A (zh) * | 2018-03-17 | 2019-09-24 | 杨佳苗 | 多探测器分立荧光光谱及荧光寿命探测方法与装置 |
| CN110311293A (zh) * | 2019-07-16 | 2019-10-08 | 安徽大学 | 测量激光器工作物质荧光寿命的方法和系统 |
| CN212963955U (zh) * | 2020-09-11 | 2021-04-13 | 武汉睿芯特种光纤有限责任公司 | 一种光纤模式增益测量装置 |
| CN113155795A (zh) * | 2021-04-15 | 2021-07-23 | 西北核技术研究所 | 掺稀土元素光纤激光上能级荧光寿命直接测量装置和方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 黄秀军;陈建国;冯国英;杨丽玲;邓国亮;唐晓军;周寿桓;: "基于不同泵浦波形的荧光寿命测量", 光谱学与光谱分析, no. 11 * |
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