本发明专利技术属于光学参数测量技术领域，并具体公开了一种光纤非线性系数和非线性折射率系数原位测量装置及方法。所述装置包括可调激光器模块，用于输出功率、调幅和调频调制深度可调的激光；分光片，用于将激光分成两路，其中一路激光到达功率计，另一路激光到达光谱仪；处理器，用于接收测量结果，并在可调激光器模块将激光光谱压缩至最窄时，获取光纤的非线性系数和非线性折射率系数测量值。所述方法包括：仪器校准，以获取光谱被压缩至最窄时的调频调制深度；测量：接入待测光纤，调节可调激光器模块至光谱被压缩至最窄，并根据测量的参数计算非线性系数和非线性折射率系数。本发明专利技术可实现对光纤非线性系数和非线性折射率系数的原位测量。测量。测量。
【技术实现步骤摘要】
光纤非线性系数和非线性折射率系数原位测量装置及方法
[0001]本专利技术属于光学参数测量
，更具体地，涉及一种光纤非线性系数和非线性折射率系数原位测量装置及方法。
技术介绍
[0002]当高强度光脉冲在介质中传输时，由于非线性效应，介质折射率会随光强变化。随着高功率脉冲光纤激光器的发展，光纤中的非线性折射率效应日益受到人们的关注，成为许多光纤传感器的基础。目前，应用最为广泛的测量介质非线性折射率系数的方法是Z扫描法。但Z扫描法只适用于厚度较薄的介质，对于厚度较厚的介质，其数据分析往往十分困难，结果也存在较大误差。因此，Z扫描法无法对处于细长状态下光纤的非线性折射率和非线性系数进行原位测量。特别是对于光子晶体光纤等新型光纤，其非线性折射率和非线性系数很大程度上受到光纤内部结构的影响，无法用介质的非线性折射率系数进行准确描述。
[0003]基于上述缺陷和不足，对光纤的非线性系数和非线性折射率进行原位测量就显得十分重要。现有的基于Mach
‑
Zehnder干涉仪的测量装置大都制作困难，结构复杂，而且很难测量高功率下的非线性系数和非线性折射率。
技术实现思路
[0004]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种光纤非线性系数和非线性折射率系数的原位测量装置及方法，通过将激光进行分束后别到达功率计和光谱仪，通过调节所述可调激光器模块的调频调制深度，使光谱压缩到最窄，由处理器计算得到光纤的非线性系数和非线性折射率系数，具有结构简单，操作方便，可高精度测量高功率下的非线性系数和非线性折射率的特点。可在不同激光功率、激光波长、偏振等情况下实现对光纤非线性系数和非线性折射率系数的原位测量，并且适用于光子晶体光纤等特种光纤。
[0005]为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提出了一种光纤非线性系数和非线性折射率系数原位测量装置，包括：
[0006]可调激光器模块，用于输出功率、调幅和调频调制深度可调的激光；
[0007]分光片，用于将所述激光分成两路，其中一路激光到达功率计，另一路激光到达光谱仪；
[0008]处理器，用于接收所述功率计和光谱仪的测量结果，并在所述可调激光器模块将激光光谱压缩至最窄时，获取光纤的非线性系数和非线性折射率系数测量值。
[0009]作为进一步优选的，所述可调激光器模块包括依次连接的激光器、电光晶体、射频源和衰减放大器，其中，所述射频源通过所述电光晶体对所述激光器输出的激光进行同步的幅度调制和频率调制，然后通过衰减放大器实现对调幅和调频调制深度的独立调节，并将所述激光器的输出功率、强度和频率调制深度数据实时传送至处理器，由所述显示器显示。
[0010]作为进一步优选的，所述功率计通过测量分光片的反射光线生成功率信号，并将
功率信号传送至所述处理器，所述处理器根据所述功率信号计算待测光纤输出端的功率值。
[0011]作为进一步优选的，所述光谱仪测量分光片透射光线的光谱，并将光谱传送至所述处理器，由所述显示器显示。
[0012]作为进一步优选的，所述处理器根据以下公式计算待测光纤的非线性系数：
[0013][0014]其中，P1为未接入待测光纤时光谱被压缩至最窄时功率计功率的测量值，β1为对应的调频调制深度；P2为接入待测光纤后光谱被压缩至最窄时功率计功率的测量值，β2为对应的调频调制深度；m为所述可调激光器模块的调幅调制深度，L为待测光纤长度。
[0015]作为进一步优选的，所述处理器根据以下公式计算光纤的非线性折射率系数：
[0016][0017]其中，A
eff
为待测光纤的有效模场面积，λ为激光波长。
[0018]按照本专利技术的另一个方面，还提供了一种光纤非线性系数和非线性折射率系数原位测量方法，包括以下步骤：
[0019]将可调激光器模块输出的激光分成两路，其中一路激光到达功率计，另一路激光到达光谱仪；
[0020]固定所述可调激光器模块的调幅调制深度为m，在未接入待测光纤时，逐步调节所述可调激光器模块的调频调制深度使所述显示器观察到的光谱被压缩至最窄，记录此时的调频调制深度β1，以及功率计功率测量值P1；
[0021]接入待测光纤后，再次逐步调节所述可调激光器模块的调频调制深度使所述显示器观察到的光谱被压缩至最窄，记录此时的调频调制深度β2，以及功率计功率测量值P2；
[0022]处理器计算待测光纤的非线性系数和非线性折射率系数。
[0023]作为进一步优选的，所述处理器根据以下公式计算待测光纤的非线性系数：
[0024][0025]其中，P1为未接入待测光纤时光谱被压缩至最窄时功率计功率的测量值，β1为对应的调频调制深度；P2为接入待测光纤后光谱被压缩至最窄时功率计功率的测量值，β2为对应的调频调制深度；m为所述可调激光器模块的调幅调制深度，L为待测光纤长度。
[0026]作为进一步优选的，所述处理器根据以下公式计算光纤的非线性折射率系数：
[0027][0028]其中，A
eff
为待测光纤的有效模场面积，λ为激光波长。
[0029]作为进一步优选的，所述功率计通过测量分光片的反射光线生成功率信号，并将功率信号传送至所述处理器，所述处理器根据所述功率信号计算待测光纤输出端的功率
值；
[0030]所述光谱仪测量分光片透射光线的光谱，并将光谱传送至所述处理器，由所述显示器显示。
[0031]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：
[0032]1.本专利技术可在不同激光功率、激光波长、偏振等情况下实现对光纤非线性系数和非线性折射率系数的原位测量，并且适用于光子晶体光纤等特种光纤。
[0033]2.本专利技术通过将激光进行分束后别到达功率计和光谱仪，通过调节所述可调激光器模块的调频调制深度，使光谱压缩到最窄，由处理器计算得到光纤的非线性系数和非线性折射率系数，具有结构简单，操作方便，可高精度测量高功率下的非线性系数和非线性折射率的特点。
[0034]3.本专利技术结构简单，操作方便。与Z扫描等测量非线性折射率方法相比，能够在不同激光功率、激光波长、偏振等情况下实现对光纤非线性系数和非线性折射率系数的原位测量，并且适用于光子晶体光纤等特种光纤。本专利技术装置和方法不同于基于Mach
‑
Zehnder干涉仪的测量方法，可在极高功率下实现对光纤非线性系数和非线性折射率系数的准确测量。因此，该装置和方法在高功率激光领域具有更加广泛的应用前景。
[0035]4.本专利技术提供了两种判断光谱最窄的方法，其中第一种方法通过光谱仪直接实时观察光谱随调频调制深度的变化，适合粗略确定最窄光谱对应的调频调制深度范围，高效快速。第二种方法通过寻找归一化中心功率最大值确定，可避免人为因素产生的误差，具有较高的测量精度。
附图说明
[0036]图1是本专利技术优选实施例涉及的一种光纤非线性系数和非线本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种光纤非线性系数和非线性折射率系数原位测量装置，其特征在于，包括：可调激光器模块，用于输出功率、调幅和调频调制深度可调的激光；分光片，用于将所述激光分成两路，其中一路激光到达功率计，另一路激光到达光谱仪；处理器，用于接收所述功率计和光谱仪的测量结果，并在所述可调激光器模块将激光光谱压缩至最窄时，获取光纤的非线性系数和非线性折射率系数测量值。2.根据权利要求1所述的一种光纤非线性系数和非线性折射率系数原位测量装置，其特征在于，所述可调激光器模块包括依次连接的激光器、电光晶体、射频源和衰减放大器，其中，所述射频源通过所述电光晶体对所述激光器输出的激光进行同步的幅度调制和频率调制，然后通过衰减放大器实现对调幅和调频调制深度的独立调节，并将所述激光器的输出功率、强度和频率调制深度数据实时传送至处理器，由所述显示器显示。3.根据权利要求1所述的一种光纤非线性系数和非线性折射率系数原位测量装置，其特征在于，所述功率计通过测量分光片的反射光线生成功率信号，并将功率信号传送至所述处理器，所述处理器根据所述功率信号计算待测光纤输出端的功率值。4.根据权利要求2所述的一种光纤非线性系数和非线性折射率系数原位测量装置，其特征在于，所述光谱仪测量分光片透射光线的光谱，并将光谱传送至所述处理器，由所述显示器显示。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的一种光纤非线性系数和非线性折射率系数原位测量装置，其特征在于，所述处理器根据以下公式计算待测光纤的非线性系数：其中，P1为未接入待测光纤时光谱被压缩至最窄时功率计功率的测量值，β1为对应的调频调制深度；P2为接入待测光纤后光谱被压缩至最窄时功率计功率的测量值，β2为对应的调频调制深度；m为所述可调激光器模块的调幅调制深度，L为待测光纤长度。6.根据权利要求1
‑
4任一项所述的一种光纤非线性系数和非线性折射率系数原位测量...
【专利技术属性】
技术研发人员：周志谋，胡金萌，李强，姜永亮，武春风，吴鹏，陈诗静，王牧，
申请(专利权)人：中国航天三江集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。