一种基于MZ滤波结构光纤激光器的应变测试系统的制作方法

本发明涉及光纤传感技术领域，具体为一种基于mz滤波结构光纤激光器的应变测试系统。

背景技术：

光纤激光器是指用掺稀土元素玻璃光纤作为增益介质的激光器，光纤激光器可在光纤放大器的基础上开发出来：在泵浦光的作用下光纤内极易形成高功率密度，造成激光工作物质的激光能级“粒子数反转”，当适当加入正反馈回路(构成谐振腔)便可形成激光振荡输出，光纤激光器应用范围非常广泛，包括激光光纤通讯、激光空间远距通讯、工业造船、汽车制造、激光雕刻激光打标激光切割、印刷制辊、金属非金属钻孔/切割/焊接(铜焊、淬水、包层以及深度焊接)、军事国防安全、医疗器械仪器设备、大型基础建设，作为其他激光器的泵浦源等等。

光纤激光器作为一种具有广阔应用前景的激光光源，具有宽带可调谐、较高的信噪比、较窄的输出激光线宽等优势广泛地应用于光纤传感、光纤通信、光学加工等领域。光纤激光器由泵浦源、谐振腔和增益介质三部分构成，光纤激光器的腔长越长，光纤的非线性效应就越明显，因此有必要缩短掺铒光纤的长度，同时短腔也是光纤激光器实现单纵模运作的重要条件。波长可调谐环形腔光纤激光器结构简单且易于实现，该结构通常由一对波分复用器、耦合器、泵浦源和连接在中间的增益介质组成。环形腔光纤激光器通常用于产生窄线宽激光输出，在环形腔激光器中插入干涉滤波结构可以实现波长灵活可调谐。

目前，光纤激光器的种类相对繁多，内部结构更加科学化，已经在诸多的领域得到了广泛的应用，使用和开发的技术已经相对成熟，但是，并没有更好的对基于mz滤波结构光纤激光器的应变方向进行测试，在此方面还存在着不足，有待研究学者的进一步研究。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于mz滤波结构光纤激光器的应变测试系统，实现对基于mz滤波结构光纤激光器的应变测试，为光纤传感器的发展提供更有利的科学依据。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于mz滤波结构光纤激光器的应变测试系统，包括泵浦源、波分复用器、掺杂光纤、耦合器、光谱仪和粗锥光纤；所述波分复用器、掺杂光纤、耦合器和粗锥光纤依次分别通过光纤连接成串通结构；所述泵浦源通过光纤与波分复用器熔接；所述光谱仪通过光纤与耦合器熔接。

优选的，所述粗锥光纤构成马赫曾德结构，并且马赫曾德结构由9/125μm单模和5/130μm单模光纤构成。

本发明还公开了一种基于mz滤波结构光纤激光器的应变测试系统及其测试方法，具体包括如下步骤：

步骤1、首先选取泵浦源、波分复用器、掺杂光纤、耦合器、光谱仪和粗锥光纤和若干根光纤，备用；

步骤2、将步骤1中选取的波分复用器、掺杂光纤、耦合器、和粗锥光纤分别通过光纤依次熔接成串通结构，再将泵浦源通过光纤熔接在波分复用器上，最后将光谱仪通过光纤熔接在耦合器上；

步骤3、对步骤2中构建的光纤激光器进行温度标定；光纤的主要材料是石英玻璃，通过应变对mz干涉结构的影响特性，改变整体谐振腔的结构，引起谐振腔腔长发生相应的膨胀或收缩，从而导致纵模发生漂移，当应变增大时，腔长伸长，波长红移；当应变降低时，腔长减小，波长蓝移。在设定应变范围内逐渐增高或降低应变，记录纵模漂移的大小，得到纵模随应变变化的曲线；

步骤4、通过得到温度与激光纵模之间的标定曲线对温度进行测量，利用温度标定曲线，确定谐振腔所处温度；从而完成了对光纤激光器的性能测试。

有益效果

本发明提供了一种基于mz滤波结构光纤激光器的应变测试系统。具备以下有益效果：

该基于mz滤波结构光纤激光器的应变测试系统，通过pc端、ase光源、光纤环形器、光谱分析仪、连接器和控制器的配合使用，实现对基于mz滤波结构光纤激光器的应变测试，为光纤传感器的发展提供更有利的科学依据，提高了测试效率的同时也提高了测试的准确性，实用性强，易于推广使用。

附图说明

图1为本发明的测试系统图；

图2为本发明的粗锥光纤结构示意图；

图3为本发明的温度变化示意图；

图中：1-泵浦源、2-波分复用器、3-掺杂光纤、4-耦合器、5-光谱仪、6-粗锥光纤。

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。

请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种基于mz滤波结构光纤激光器的应变测试系统，包括泵浦源1、波分复用器2、掺杂光纤3、耦合器4、光谱仪5和粗锥光纤6；所述波分复用器2、掺杂光纤3、耦合器4和粗锥光纤6依次分别通过光纤连接成串通结构；所述泵浦源1通过光纤与波分复用器2熔接；所述光谱仪5通过光纤与耦合器4熔接。

一种基于mz滤波结构光纤激光器的应变测试系统，所述粗锥光纤6构成马赫曾德结构，并且马赫曾德结构由9/125μm单模和5/130μm单模光纤构成。

一种基于mz滤波结构光纤激光器的应变测试系统及其测试方法，具体包括如下步骤：

步骤1、首先选取泵浦源1、波分复用器2、掺杂光纤3、耦合器4、光谱仪5和粗锥光纤6和若干根光纤，备用；

步骤2、将步骤1中选取的波分复用器2、掺杂光纤3、耦合器4、和粗锥光纤6分别通过光纤依次熔接成串通结构，再将泵浦源1通过光纤熔接在波分复用器2上，最后将光谱仪5通过光纤熔接在耦合器4上；

步骤3、对步骤2中构建的光纤激光器进行温度标定；光纤的主要材料是石英玻璃，通过应变对mz干涉结构的影响特性，改变整体谐振腔的结构，引起谐振腔腔长发生相应的膨胀或收缩，从而导致纵模发生漂移，当应变增大时，腔长伸长，波长红移；当应变降低时，腔长减小，波长蓝移。在设定应变范围内逐渐增高或降低应变，记录纵模漂移的大小，得到纵模随应变变化的曲线；

步骤4、通过得到温度与激光纵模之间的标定曲线对温度进行测量，利用温度标定曲线，确定谐振腔所处温度；从而完成了对光纤激光器的性能测试。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种基于MZ滤波结构光纤激光器的应变测试系统，包括泵浦源、波分复用器、掺杂光纤、耦合器、光谱仪和粗锥光纤；所述波分复用器、掺杂光纤、耦合器和粗锥光纤依次分别通过光纤连接成串通结构；所述泵浦源通过光纤与波分复用器熔接；所述光谱仪通过光纤与耦合器熔接；所述光纤为9/125μm单模光纤；本发明涉及光纤传感技术领域；该基于MZ滤波结构光纤激光器的应变测试系统，通过PC端、ASE光源、光纤环形器、光谱分析仪、连接器和控制器的配合使用，实现对基于MZ滤波结构光纤激光器的应变测试，为光纤传感器的发展提供更有利的科学依据，提高了测试效率的同时也提高了测试的准确性，实用性强，易于推广使用。

技术研发人员：何巍;祝连庆;张雯;董明利;娄小平;李红;陈少华
受保护的技术使用者：北京信息科技大学
技术研发日：2017.12.27
技术公布日：2018.04.13