[发明专利]一种双包层光纤纤芯损耗的测试装置及方法

说明书

本发明公开了一种双包层光纤纤芯损耗的测试装置及方法，涉及光纤测量技术领域，双包层光纤纤芯损耗的测试装置包括光源发生装置、待测双包层光纤、光电探测器和包层光滤除组件，所述包层光滤除组件包括前置单包层传能光纤和后置单包层传能光纤；所述前置单包层传能光纤一端接收光源发生装置发出的信号光形成注入端，另一端与待测双包层光纤的始端连接形成连接端；所述后置单包层传能光纤一端向光电探测器传递信号光形成输出端，另一端与待测双包层光纤的末端连接形成连接端。本发明提供的双包层光纤纤芯损耗的测试装置及方法，通过包层光滤除组件确保将包层光完全滤除，消除了因滤除包层光不彻底而造成的干扰，提高了纤芯损耗的测试精度。

技术领域

本发明涉及光纤测量技术领域，具体涉及一种双包层光纤纤芯损耗的测试装置及方法。

背景技术

在光纤激光器中，将高能泵浦激光注入到仅有数十微米的纤芯中非常困难，这限制了光纤激光器的进一步发展。上世纪90年代，研究人员提出了双包层光纤结构，将高能泵浦激光注入到内包层中，泵浦激光在内包层传输的过程中穿过纤芯，从而被纤芯中的增益离子吸收进而激光被放大。目前，双包层光纤已经成为高能光纤激光器的主要器件，并推动光纤激光器的快速发展，光纤激光器的单模激光输出已达到了10kW。

在高功率光纤激光器中，激光在传输过程中的损毁会以热的形式释放在光纤中，造成光纤温度升高，并引发一系列不利的光学现象(例如：模式劣化，模式不稳定阈值下降等)，严重的甚至会引起光纤激光器烧毁。因此，双包层光纤的纤芯损耗是双包层光纤的关键参数，纤芯损耗的精确测试是双包层光纤研发和使用的重要条件。

纤芯损耗的测试一般采用截断法的测试方法，通过对比截断前后的功率值，进而分析由于被截断的这一段光纤产生的功率衰减，从而计算出光纤的纤芯损耗。双包层光纤的纤芯和内包层都能传播光，因此，测试双包层光纤的纤芯损耗需要将内包层中的光滤除。而将内包层中的光彻底滤除是准确测试双包层光纤纤芯损耗的关键。

现有技术1(CN103616165A,清华大学，2014)提供了一种光纤损耗测量系统，通过将激光注入到被检测光纤的纤芯中，通过光纤输出组件分离纤芯光场和包层光场，从而计算被检测光纤的纤芯损耗和包层损耗。该方法的缺点:(1)只能检测单色激光光的纤芯损耗，测试效率低。激光波长不同，数值孔径也不同。因此，不同波长的激光其纤芯光场和包层光场也不同。该损耗测量系统对于无法分辨出多色激光的纤芯光场和包层光场。因此，无法测量多个波长的纤芯损耗。(2)测量精度低。该方法的关键是通过成像组件将纤芯光场和包层光场分离，进而测量和计算纤芯损耗和包层损耗。然而，双包层光纤往往存在着一些缺陷，例如光纤不圆度高，纤芯折射率不平整等，以及多模光纤模式含量多等，导致成像光斑并不规则，光斑模式之间的界面并不清晰，从而造成纤芯光场和包层光场在分离过程中存在较大的误差，导致测试结果不准确。

现有技术2(CN109342027A,华中科技大学，2019)将宽带光源的光信号经光纤合束器注入到待测光纤中红，经模场适配器后通过光谱仪检测光信号能量，通过比较截断前后的光信号能量计算光纤的吸收与损耗。该方法的缺点：(1)测量精度低。由于光纤合束器具有一定的耦合效率，经过光纤合束器后纤芯中的信号光会有一部分溢出到包层中，导致进入到待测光纤中的信号光不全为纤芯光。此外，经过待测光纤后，由于待测光纤波导损耗的存在，会有一部分纤芯中的信号光溢出到包层中，而光谱仪接收的信号光能量不仅包含有纤芯中的信号光，也包含有包层中的信号光。因此，由于信号光不仅存在于纤芯中，也有一部分存在于包层中，该方法测试的纤芯损耗不全为纤芯损耗，也包含了一部分包层损耗。因此，测试结果存在较大的误差。这种误差会因待测光纤波导结构的缺陷而被放大。(2)采用光谱仪作为光信号检测器，而光谱仪主要用于光谱的扫描，其对光谱能量的测试精度较低。因此，导致测试精度较低。