一种激光功率采样设备的制作方法

本实用新型涉及激光领域，具体而言，涉及一种激光功率采样设备。

背景技术：

在光纤激光系统中，通常需要在系统内部对输出功率进行采样监测，以判断激光器的工作运行状态。

光纤激光器的传统功率采样检测一般都需要分束器作为采样器件。该方法使用的分束器通常采用拉锥的方式使得原光纤纤芯中的部分信号光溢出到采样光纤，经过对采样光纤导出的信号光的分析从而完成功率采样过程。

然而，在一些高能光纤激光纤芯中传输者高能激光，任何拉锥过程均可能会导致光纤纤芯损伤，从而引起整个高能光纤激光系统崩溃，因此，这种以分束器作为采样器件的传统光功率采样方法并不适用于激光光纤系统的功率采样检测。

技术实现要素：

本实用新型提供的一种激光功率采样设备，旨在改善上述问题。

本实用新型实施例提供的一种激光功率采样设备，用于采集传输光纤中传输激光的功率。所述设备包括处理器和散射光功率采样装置，所述散射光功率采样装置与所述传输光纤耦合，所述处理器与所述散射光功率采样装置耦合。所述散射光功率采样装置用于采集从传输光纤逸出的散射光，其中，所述散射光是指由所述传输光纤散射逸出的激光；获得所采集的所述散射光的功率，所述处理器用于根据所述散射光的功率获得所述传输光纤中传输的激光的功率。

优选地，还包括非纤芯光滤除装置，所述非纤芯光滤除装置用于将纤芯光以外的光信号滤除，其中，所述纤芯光为在所述传输光纤的纤芯内传输的激光。

优选地，所述非纤芯光滤除装置包括包层光滤除装置，所述包层光滤除装置套设在所述传输光纤上，所述包层光滤除装置的输出端与所述散射光功率采样装置连接，所述包层光滤除装置用于滤除所述传输光纤中传输的纤芯光以外的光信号。

优选地，所述包层光滤除装置为包层功率剥离器。

优选地。所述非纤芯光滤除装置还包括外界光滤除装置，所述外界光滤除装置套设在所述散射光功率采样装置外围，所述外界光滤除装置用于滤除入射到所述散射光功率采样装置的外界光，其中，所述外界光为所述传输光纤以外的光信号。

优选地，所述外界光滤除装置包括密闭壳体，所述密闭壳体套设在所述散射光功率采样装置外围。

优选地，所述密闭壳体为主要由不透明材质制成的壳体。

优选地，所述密闭壳体内设置有不完全氧化金属镀膜。

优选地，所述散射光功率采样装置为光电传感器。

优选地，所述光电传感器为光纤传感器。

上述本实用新型实施例提供的激光功率采样设备，针对于现有技术的激光功率采样时，采用分束器作为采样器件时，多采用拉锥的方式使得原光纤纤芯中的部分信号光溢出到采样光纤进行功率采样时，拉锥过程可能会导致光纤纤芯损伤导致整个光纤激光系统崩溃的技术问题，本实用新型提供的激光功率采样设备，根据瑞利散射，采集传输光纤逸出的散射光，通过获得散射光的功率进而准确获取所需测量的传输光纤中传输激光的功率，很大程度上减少了对传输激光的损伤，达到了较大程度的无损激光功率采样的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1是本实用新型较佳实施例提供的一种激光功率采样设备的结构示意图；

图2是本实用新型较佳实施例提供的一种激光功率采样设备的结构示意图。

附图标记汇总：

激光功率采样设备100；传输光纤101；

散射光功率采样装置102；非纤芯光滤除装置104；

包层光滤除装置107；外界光滤除装置106。

具体实施方式

本领域技术人员长期以来一直在寻求一种改善该问题的工具或方法。

鉴于此，本实用新型的设计者通过长期的探索和尝试，以及多次的实验和努力，不断的改革创新，得出本方案所示的较激光功率采样设备。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通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，都属于本实用新型保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通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，都属于本实用新型保护的范围。

请参见图1，本实用新型实施例提供的一种激光功率采样设备100，用于采集传输光纤101中传输激光的功率，所述激光功率采样设备100主要包括：处理器(图中未示出)和散射光功率采样装置102，所述散射光功率采样装置102与所述传输光纤101耦合，所述处理器与所述散射光功率采样装置102耦合。所述散射光功率采样装置102用于采集从传输光纤101逸出的散射光，获得所采集的所述散射光的功率。所述处理器用于根据所获得的所述散射光的功率获得所述传输光纤101中传输的激光的功率。

本实施例提供的激光功率采样设备100，主要是依据瑞利散射定律的原理进行激光功率采样。所谓的瑞利散射，即是当粒子尺寸远小于入射光波长时，可以理解为小于波长的十分之一，其各方向上的散射光强度是不一样的，该强度与入射光的波长四次方成反比，与入射光强度成正比即：I(λ)_scattering∝scattering(I)_incident/λ⁴。基于瑞利散射定律，激光在光纤中传输时从纤芯逸出的散射光与入射激光光强成正比，即纤芯的散射光功率与传输激光功率存在着线性正比关系。依据瑞利散射所反映的纤芯的散射光功率与传输的激光的功率之间存在的线性正比关系，通过采样从传输光纤101的纤芯中逸出的散射光的功率，即可获得传输光纤101中传输激光的功率，可以较大程度上实现光纤激光的无损功率测量，尤其是高能光纤激光中传输激光的无损功率测量。

所述的散射光功率采样装置102，设置在传输光纤101附近，用于采集传输光纤101中逸出的散射光。所述散射光，即是传输光纤101中的光信号在沿所述传输光纤101传输时散射逸出的光。传输光纤101主要包括三层结构，即为外壳(或者说是涂覆层)、包层和纤芯，传输激光中传输的激光主要是指在纤芯中传输的激光，当然，在所述包层和所述外壳中也可能会有少量的激光或者泵浦光传输。本实施例的所述散射光功率采样装置102，为了提高测量精度，会优选采集在传输光纤101的纤芯中散射出来的激光信号，也就是散射光。为了达到较为准确的测量精度，可以通过非纤芯光滤除装置等设备滤除测量环境中除了所述纤芯中的激光外的其它光信号。

所述散射光功率采样装置102可以为光电传感器，所述散射光功率采样装置102先将采集到的散射光转换为电信号，在根据所转换的电信号获得散射光的功率采样。所述的光电传感器，是采用光电元件作为检测元件的传感器。它首先把被测量的变化转换成光信号的变化，然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号。光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件三部分组成。光电式传感器是以光电器件作为转换元件的传感器，它可用于检测直接引起光量变化的非电量，如光强、光照度、辐射测温、气体成分分析等；也可用来检测能转换成光量变化的其他非电量，如零件直径、表面粗糙度、应变、位移、振动、速度、加速度，以及物体的形状、工作状态的识别等。光电式传感器具有非接触、响应快、性能可靠等特点。

所述散射光功率采样设备，也可以为光纤传感器，通过将采集的所述传输光纤101散射的光进行定性定量调制，根据调制后的光信号的参数，得出所采集的原始散射光的功率。光纤传感器的基本工作原理是将来自光源的光信号经过光纤送入调制器，使待测参数与进入调制区的光相互作用后，导致光的光学性质(如光的强度、波长、频率、相位、偏振态等)发生变化，成为被调制的信号源，在经过光纤送入光探测器，经解调后，获得被测参数。

当然，所述散射光功率采样设备，也可以是其它的能采集到所述传输光纤101散射出的光信号，并获得所采集的激光的功率的采样器件。

所述处理器与所述散射光功率采样装置102耦合，获得所述散射光功率采样装置102获得的散射光功率，根据所述散射光功率得出所述传输光纤101中的传输激光的功率。所述处理器可以为预先烧制计算程序的单片机，也可以为可编程逻辑控制器，或者其它的能进行计算的处理器。所述处理器内预设的转换公式，可以为依据瑞利散射得出的散射光功率与光纤中传输激光的线性正比计算公式。

本实施例提供的激光功率采样设备100，依据瑞利散射定律，通过散射光功率采样装置102采集传输光纤101逸出的散射光的功率，通过处理器根据散射光功率获得传输激光的功率，可以很大程度上实现传输光纤101中传输激光的无损功率采样。

请参见图2，本实施例提供的激光功率采样设备100，其基本结构和原理及产生的技术效果和前述实施例部分相同，为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考前述实施例中相应内容。

所述激光功率采样设备100主要包括：处理器(图中未示出)和散射光功率采样装置102，所述散射光功率采样装置102与所述传输光纤101耦合，所述处理器与所述散射光功率采样装置102耦合。所述散射光功率采样装置102用于采集从传输光纤101逸出的散射光，获得所采集的所述散射光的功率。所述处理器用于根据所获得的所述散射光的功率获得所述传输光纤101中传输的激光的功率。

本实施例提供的激光功率采样设备100，主要是依据瑞利散射定律的原理进行激光功率采样。所谓的瑞利散射，即是当粒子尺寸远小于入射光波长时，可以理解为小于波长的十分之一，其各方向上的散射光强度是不一样的，该强度与入射光的波长四次方成反比，与入射光强度成正比即：I(λ)_scattering∝scattering(I)_incident/λ⁴。基于瑞利散射定律，激光在光纤中传输时从纤芯逸出的散射光与入射激光光强成正比，即纤芯的散射光功率与传输激光功率存在着线性正比关系。依据瑞利散射所反映的纤芯的散射光功率与传输的激光的功率之间存在的线性正比关系，通过采样从传输光纤101的纤芯中逸出的散射光的功率，即可获得传输光纤101中传输激光的功率，可以较大程度上实现光纤激光的无损功率测量，尤其是高能光纤激光中传输激光的无损功率测量。

本实施例提供的激光功率采样设备100，在上述实施例的基础上，所述激光功率采样设备100还可以包括非纤芯光滤除装置104，所述非纤芯光滤除装置104用于将纤芯光以外的光信号滤除。其中，所述的纤芯光以外的光信号可以包括在传输光纤101内及纤芯以外传输的传输干扰光和在所述传输光纤101外的外界干扰光。所述传输干扰光主要包括在包层内传输的激光和残留的泵浦光，以及在外壳内传输的少量光信号，所述外界干扰光主要是在散射光功率采样环境中入射到所述散射光功率采样装置102的外界光。则相应地，所述非纤芯光滤除装置104也可以根据非纤芯光的分类分为两大类，包层光滤除装置107和外界光滤除装置106，以滤除纤芯外的光信号，提高散射光功率采样的准确性，进一步提高传输光纤101中的传输激光的功率。

所述非纤芯光滤除装置104可以选择所述包层光滤除装置107，用于滤除包层内传输的光信号，以减少包层内传输的光信号对于采集纤芯光的影响。包层光滤除装置107和方法有很多，可以通过增大包层中传播的光的发散角，大发散角的包层光功率更有效的被吸收和剥离。所述非纤芯光滤除装置104套设在所需测量的传输光纤101上，所述包层光滤除装置107的输出端与所述散射光功率采样装置102连接，将已经滤除包层光的传输激光中传输激光，也就是纤芯光，传输至所述散射光功率采样装置102进行散射光功率采样。

所述包层光滤除装置107可以优选包层功率剥离器，有效将传输光纤101的包层中传输的激光和少量残留泵浦光功率剥离，提高传输光纤101中纤芯光的纯度，进一步提高激光功率测量精度。

所述非纤芯光滤除装置104还可以选择外界光滤除装置106，用于滤除散射光功率采集装置采集环境中的外界光。所述外界光滤除装置106可以套设在所述散射光功率采样装置102的外围，用于将采样环境中可能入射到所述散射光功率采样装置102的外界光进行滤除，所述外界光为非所述传输光纤101内传输的光信号。所述外界光滤除装置106可以优选为密闭壳体，所述密闭壳体仅仅允许传输光纤101中的光信号通过，隔离非所述传输光纤101的外界光。所述密闭壳体优选为主要由不透明材质制成的壳体，或者是在密闭壳体内设置有不完全氧化金属镀膜的封闭壳体等，都可以实现外界光滤除功能。

当然，所述外界光滤除装置106也可以套设在整个传输光纤101和散射光功率采样装置102的外围，以实现更好的激光无损功率采样效果。

本实施例提供的激光功率采样设备100，增设非纤芯光滤除装置104，以实现滤除纤芯外的光信号，提高散射光功率采样精度。所述激光功率采样设备100可以包括包层光滤除装置107，例如包层功率剥离器，将传输光纤101的包层中传输的激光和少量残留的泵浦光滤除。所述非纤芯光滤除装置104还可以包括外界光滤除装置106，例如密闭壳体等，所述密闭壳体可以主要由不透明材质构成的壳体或者内设不完全氧化金属镀膜，以实现将散射光功率采样装置102的采样环境中的外界光滤除，进一步提高采样效率和准确度。

综上所述，上述本实用新型实施例提供的激光功率采样设备，针对于现有技术的激光功率采样时，采用分束器作为采样器件时，多采用拉锥的方式使得原光纤纤芯中的部分信号光溢出到采样光纤进行功率采样时，拉锥过程可能会导致光纤纤芯损伤导致整个光纤激光系统崩溃的技术问题，本实用新型提供的激光功率采样设备，根据瑞利散射，采集传输光纤逸出的散射光，通过获得散射光的功率进而准确获取所需测量的传输光纤中传输激光的功率，很大程度上减少了对传输激光的损伤，达到了较大程度的无损激光功率采样的技术效果。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。