一种掺杂光纤荧光寿命测量装置的制作方法

1.本实用新型涉及光纤测试技术领域，尤其涉及一种掺杂光纤荧光寿命测量装置。


背景技术：

2.荧光寿命是指当激光停止激发后，荧光强度下降到原来的1/e时所用时间。当掺杂光纤被激发时，基态的粒子会吸收能量跃迁到激发态，在停止激发后，此时处于激发态的粒子较多，发出的荧光较强，随着时间的推移，发光强度越来越弱。
3.在对光纤激光器系统分析设计时，荧光寿命对光纤激光器和光纤放大器等有着重大影响，需要准确测量掺杂光纤的荧光寿命这一重要性能参数。目前，掺杂光纤的荧光寿命，通常采用对光纤预制棒切片进行荧光激光和测量，由此得到的只是掺杂光棒的荧光寿命，并非是掺杂光纤本身荧光寿命，其测量准确性较低；而且，现有掺杂光纤的纤芯尺寸为微米量级，也不方便进行切片。
4.因此，现在亟需一种掺杂光纤荧光寿命测量装置来解决上述问题。


技术实现要素：

5.针对现有技术存在的问题，本实用新型提供一种掺杂光纤荧光寿命测量装置。
6.本实用新型提供一种掺杂光纤荧光寿命测量装置，包括信号发生器、泵浦激光器、波分复用器、待测掺杂光纤、光电探测器和示波器，其中：
7.所述信号发生器的输出端连接所述泵浦激光器的输入端，用于对所述泵浦激光器进行方波调制，生成脉冲泵浦激光；
8.所述泵浦激光器的输出端连接所述波分复用器的泵浦端，用于将所述脉冲泵浦激光发送到所述波分复用器；
9.所述波分复用器的输出端连接所述待测掺杂光纤的一端，用于对所述脉冲泵浦激光进行波分复用，并将波分复用后的脉冲泵浦激光发送到所述待测掺杂光纤，以激发所述待测掺杂光纤，生成荧光信号；
10.所述光电探测器的输入端连接所述待测掺杂光纤的另一端，用于将所述荧光信号转换为电信号；
11.所述示波器的输入端连接所述光电探测器的输出端，用于显示所述电信号随时间的衰减变化，以得到所述待测掺杂光纤的荧光寿命。
12.根据本实用新型提供的一种掺杂光纤荧光寿命测量装置，所述装置还包括光隔离器，所述光隔离器的输入端连接所述泵浦激光器的输出端，所述光隔离器的输出端连接所述波分复用器的泵浦端。
13.根据本实用新型提供的一种掺杂光纤荧光寿命测量装置，所述泵浦激光器的输出波长，是根据所述待测掺杂光纤的掺杂介质确定的，其中，若所述待测掺杂光纤为掺镱光纤时，所述泵浦激光器的输出波长为976
±
5nm；若所述待测掺杂光纤为掺铥光纤时，所述泵浦激光器的输出波长为793
±
5nm；若所述待测掺杂光纤为掺铒光纤，或者铒镱共掺光纤时，所
述泵浦激光器的输出波长为980
±
5nm。
14.根据本实用新型提供的一种掺杂光纤荧光寿命测量装置，所述波分复用器的工作波长，是根据所述待测掺杂光纤的掺杂介质确定的，其中，若所述待测掺杂光纤为掺镱光纤时，所述波分复用器为976nm和1064nm工作波长的双波段光纤波分复用器；若所述待测掺杂光纤为掺铥光纤时，所述波分复用器为793nm和1940nm工作波长的双波段光纤波分复用器；若所述待测掺杂光纤为掺铒光纤时，所述波分复用器为980nm和1550nm工作波长的双波段光纤波分复用器。
15.根据本实用新型提供的一种掺杂光纤荧光寿命测量装置，所述脉冲泵浦激光的下降沿时间小于10μs，重频小于等于10hz，脉宽小于等于10ms。
16.根据本实用新型提供的一种掺杂光纤荧光寿命测量装置，所述光电探测器的探测波长范围为200nm至2400nm。
17.根据本实用新型提供的一种掺杂光纤荧光寿命测量装置，所述示波器的带宽大于等于400mhz。
18.根据本实用新型提供的一种掺杂光纤荧光寿命测量装置，所述光隔离器为尾纤型光隔离器，隔离度大于等于22db。
19.根据本实用新型提供的一种掺杂光纤荧光寿命测量装置，所述待测掺杂光纤为掺稀土元素光纤。
20.本实用新型提供的一种掺杂光纤荧光寿命测量装置，针对现有技术中掺杂光纤的荧光寿命测量结果准确性较低的问题，通过构建一种全光纤式结构的荧光寿命测量装置，直接对掺杂光纤进行荧光寿命检测，从而更加准确且快速地测量掺杂光纤的荧光寿命。
附图说明
21.为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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。
22.图1为本实用新型提供的掺杂光纤荧光寿命测量装置的结构示意图；
23.附图标记：
24.101：信号发生器；102：泵浦激光器；103：波分复用器；104：光电探测器；105：示波器；106：待测掺杂光纤；107：光隔离器。
具体实施方式
25.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型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，都属于本实用新型保护的范围。
26.在现有的掺杂光纤的荧光寿命测量技术中，主要采用空间光路方式对光纤纤芯掺杂区域进行激发和测量，该技术中的测量装置为自由空间结构，需要通过聚焦透镜将泵浦
源汇聚，存在结构复杂且荧光信号不稳定等问题，而且样品光纤纤芯一般为几个微米至十几个微米量级，很难保证激发到纤芯中，导致产生的荧光强度弱，信噪比差，无法准确得到荧光寿命。因此，目前对于掺杂光纤荧光寿命的测试技术，尚无可靠的测量装置。为了有效地提高掺杂光纤的掺杂浓度，准确且快速测量荧光寿命，成为设计和制作光纤激光器和放大器的重要环节，基于现有技术中并没有较为准确的对掺杂光纤荧光寿命进行测量，本实用新型提供了一种掺杂光纤荧光寿命测量装置。
27.图1为本实用新型提供的掺杂光纤荧光寿命测量装置的结构示意图，如图1所示，本实用新型提供了一种掺杂光纤荧光寿命测量装置，包括信号发生器101、泵浦激光器102、波分复用器103、光电探测器104、示波器105、待测掺杂光纤106和光隔离器107，其中：
28.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，用于对所述泵浦激光器102进行方波调制，生成脉冲泵浦激光；
29.所述泵浦激光器102的输出端连接所述波分复用器103的泵浦端，用于将所述脉冲泵浦激光发送到所述波分复用器103；
30.所述波分复用器103的输出端连接所述待测掺杂光纤106的一端，用于对所述脉冲泵浦激光进行波分复用，并将波分复用后的脉冲泵浦激光发送到所述待测掺杂光纤106，以激发所述待测掺杂光纤106，生成荧光信号。
31.在本实用新型中，信号发生器101通过向泵浦激光器102发送方波信号，从而对泵浦激光器102进行调制，以使得泵浦激光器102产生脉冲泵浦激光。进一步地，泵浦激光器102将产生的脉冲泵浦激光发送至波分复用器103。
32.优选地，所述掺杂光纤荧光寿命测量装置还包括光隔离器107，可参考图1所示，所述光隔离器107的输入端连接所述泵浦激光器102的输出端，所述光隔离器107的输出端连接所述波分复用器103的泵浦端。通过光隔离器107，将脉冲泵浦信号(即脉冲泵浦激光)输入到波分复用器103的泵浦端，以对光的方向进行限制，使得光只能单方向传输，通过掺杂光纤回波反射的光能够被光隔离器107很好的隔离，从而提高光波传输效率。
33.所述光电探测器104的输入端连接所述待测掺杂光纤106的另一端，用于将所述荧光信号转换为电信号。
34.所述示波器105的输入端连接所述光电探测器104的输出端，用于显示所述电信号随时间的衰减变化，以得到所述待测掺杂光纤106的荧光寿命。
35.在本实用新型中，在脉冲泵浦激光经过波分复用器103的波分复用之后，输入至待测掺杂光纤106的一端，以对待测掺杂光纤106进行激发，产生荧光信号；进一步地，待测掺杂光纤106的另一端连接光电探测器104，以通过光电探测器104将荧光信号转换为电信号，最后再通过光电探测器104将电信号发送至示波器105中。在本实用新型中，通过示波器105显示电信号随时间的衰减变化，从而检测荧光信号，进而获得掺杂光纤的荧光寿命，其中，在示波器105的显示模块中，横轴为时间参数，纵轴为幅值参数。
36.在本实用新型中，信号发生器101和泵浦激光器102之间通过控制线连接，泵浦激光器102、光隔离器107和波分复用器103之间通过光纤连接，光电探测器105和示波器105之间通过电缆线连接，其中，波分复用器103和光电探测器104之间的光纤为待测掺杂光纤。本实用新型通过采用全光纤式结构构建掺杂光纤荧光寿命测量装置，具有结构简单，荧光信号稳定性较高，抗干扰能力强以及测试精度高等效果，适合于不同种类的稀土掺杂光纤的
荧光寿命测试。
37.本实用新型提供的掺杂光纤荧光寿命测量装置，针对现有技术中掺杂光纤的荧光寿命测量结果准确性较低的问题，通过构建一种全光纤式结构的荧光寿命测量装置，直接对掺杂光纤进行荧光寿命检测，从而更加准确且快速地测量掺杂光纤的荧光寿命。
38.在上述实施例的基础上，所述待测掺杂光纤为掺稀土元素光纤。具体地，待测掺杂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。基于不同的稀土元素对应的掺杂光纤，选取不同型号的泵浦激光器102和波分复用器103。
39.在上述实施例的基础上，所述泵浦激光器102的输出波长，是根据所述待测掺杂光纤106的掺杂介质确定的，其中，若所述待测掺杂光纤106为掺镱光纤时，所述泵浦激光器102的输出波长为976
±
5nm，即该泵浦激光器的输出波长为971nm至981nm；若所述待测掺杂光纤106为掺铥光纤时，所述泵浦激光器102的输出波长为793
±
5nm，即该泵浦激光器的输出波长为788nm至798nm；若所述待测掺杂光纤106为掺铒光纤，或者铒镱共掺光纤时，所述泵浦激光器102的输出波长为980
±
5nm，即该泵浦激光器的输出波长为975nm至985nm。
40.在上述实施例的基础上，所述波分复用器103的工作波长，是根据所述待测掺杂光纤106的掺杂介质确定的，其中，若所述待测掺杂光纤106为掺镱光纤时，所述波分复用器103为976nm和1064nm工作波长的双波段光纤波分复用器；若所述待测掺杂光纤106为掺铥光纤时，所述波分复用器103为793nm和1940nm工作波长的双波段光纤波分复用器；若所述待测掺杂光纤106为掺铒光纤时，所述波分复用器103为980nm和1550nm工作波长的双波段光纤波分复用器。
41.在本实用新型中，波分复用器103为(1+1)
×
1型的波分复用器，该波分复用器包括1个泵浦端(port11端)、1个信号端(port21端)和1个输出端。具体地，泵浦激光器102在经过信号发生器101的方波调制后，发出脉冲泵浦激光经波分复用器103的泵浦端注入，并由波分复用器的输出端将波分复用后的脉冲泵浦激光输入至待测掺杂光纤106，使得待测掺杂光纤106受激产生的脉冲荧光信号送入至光电探测器104，在脉冲荧光信号被光电探测器104转化为电信号后送入至示波器105中，最后通过示波器105显示待测掺杂光纤106的荧光寿命。
42.在上述实施例的基础上，所述脉冲泵浦激光的下降沿时间小于10μs，重频小于等于10hz，脉宽小于等于10ms。
43.在上述实施例的基础上，所述光电探测器104的探测波长范围为200nm至2400nm。
44.在上述实施例的基础上，所述示波器105的带宽大于等于400mhz。
45.在上述实施例的基础上，所述光隔离器107为尾纤型光隔离器，隔离度大于等于22db。
46.在本实用新型一实施例中，可参考图1所示，待测掺杂光纤106以掺镱光纤为例，波分复用器103为(1+1)
×
1型。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的输出尾纤与光隔离器107的输入端连接，光隔离器107的尾纤与波分复用器103的输入端(即泵浦端)熔接；进一步地，波分复用器103的输出尾纤(即输出端)与待测掺杂光纤106的一端熔接，待测掺杂光纤106的另一端连接光电探测器104的输入端，光电探测器104的输出端连接示波器105的输入端，其中，泵浦激光器102的工作波长为976nm，波分复用器103的工作波长为976nm和1064nm，隔离度不低于20db。
47.进一步地，依次打开信号发生器101、泵浦激光器102和示波器105，设置信号发生器101的重频和脉宽，泵浦激光器102的输出功率，以及示波器105的水平时间和幅值等参数。此时，示波器105的显示模块的横轴为时间参数，纵轴为幅值参数，当示波器105接收到由荧光信号转换的电信号后，从而获得脉冲荧光信号幅值随时间衰减的变化数据，通过示波器105的显示模块所展示的变化数据，得到掺镱光纤的荧光寿命为800μs。
48.需要说明的是，在本实用新型中，若待测掺杂光纤106为掺铒光纤时，只需要选取泵浦激光器102和波分复用器103相应的输出波长和工作波长，例如，泵浦激光器102的输出波长为976nm，波分复用器103的工作波长为976nm和1550nm双波段；若待测掺杂光纤106为掺铥光纤时，泵浦激光器102的输出波长为793nm，波分复用器103的工作波长为793nm和1940nm双波段。对于具体测量步骤，与上述实施例的方式基本一致，本实用新型实施例对此不再赘述。
49.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，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实用新型各实施例技术方案的精神和范围。