一种在线式光纤光场测量系统及方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115855240A(43)申请公布日2023.03.28(21)申请号202211664968.5(22)申请日2022.12.23(71)申请人中国航天三江集团有限公司地址430000湖北省武汉市东西湖区金山大道九号(72)发明人雷敏张杨杰廖明龙梁慧生刘厚康武春风李强姜永亮杨雨方思远(74)专利代理机构武汉知伯乐知识产权代理有限公司42282专利代理师王福新(51)Int.Cl.G01J1/00(2006.01)G01M11/02(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称一种在线式光纤光场测量系统及方法(57)摘要本发明涉及光纤及激光技术领域，具体公开了一种在线式光纤光场测量系统及方法，线式光纤光场测量系统通过在光纤包层上制作光学纳米粒子阵列，利用光学纳米粒子的微结构和光敏性，直接探测得到纤芯光场分布，实现了光纤光场的在线测量，相比于传统的通过激光输出光场分布来间接判断光纤中的场分布的方式，本发明可以更加快速和准确获取光纤光场，对光纤激光器进一步的功率提升有重要的应用价值。CN115855240ACN115855240A权利要求书1/1页1.一种在线式光纤光场测量系统，其特征在于，包括布置于光纤包层外的光学纳米粒子阵列以及键合到光学纳米粒子附近的纳米粒子探测器阵列。2.根据权利要求1所述的测量系统，其特征在于，所述光学纳米粒子通过电子束光刻工艺等间距的制作在波导表面。3.根据权利要求2所述的测量系统，其特征在于，所述光学纳米粒子为垂直于波导的金属线或其他与包层折射率不同的光学材料。4.根据权利要求1所述的测量系统，其特征在于，所述的光学纳米粒子阵列为仅沿轴向的一个阵列或周期性排列的多个阵列。5.根据权利要求1所述的测量系统，其特征在于，每个光学纳米粒子与纳米粒子探测器阵列中的像素点是一一对应的。6.根据权利要求1所述的测量系统，其特征在于，所述的纳米粒子探测器阵列为仅沿轴向的一个阵列或周期性排列的多个阵列。7.根据权利要求1所述的测量系统，其特征在于，所述光纤为单包层光纤或双包层光纤。8.根据权利要求7所述的测量系统，其特征在于，当光纤为双包层光纤时，布置于光纤的包层外的光学纳米粒子阵列为布置于光纤的内包层外的光学纳米粒子阵列。9.一种在线式光纤光场测量方法，其特征在于，采用权利要求1‑8任一项所述的测量系统实现，包括如下步骤：S1.将激光注入光纤纤芯，利用光学纳米粒子阵列对包层泄露光进行采集；S2.利用纳米粒子探测器阵列探测光学纳米粒子阵列采集的光的强度；S3.再经数据处理得到光纤的光场分布。10.根据权利要求9所述的测量方法，其特征在于，所述光纤的光场分布包括光纤轴向和/或径向的光场分布。2CN115855240A说明书1/5页一种在线式光纤光场测量系统及方法技术领域[0001]本发明属于光纤及激光技术领域，尤其涉及一种在线式光纤光场测量系统及方法。背景技术[0002]随着光纤激光器功率的提升，受激拉曼散射、受激布里渊散射、热损伤等效应逐渐显著，大模场面积光纤经常被认为是解决非线性效应和光功率损伤的有效手段。然而随着模场面积的增大，光纤中的模式相应增加，模式不稳定现象降低了激光器中的光束质量，因此，同时具有大模场面积和单模传输特性的光纤是提升高功率激光器输出功率的有效途径。实现高光束质量激光输出的大模场面积光纤可以采用模式选择控制和光纤结构设计的方式实现。[0003]在高功率高光束质量光纤放大器结构中，常用到突变光波导的结构，例如光纤纤芯直径或者数值孔径不同的两种光纤直接熔接。激光的本征模式经过突变波导后，其模场分布和光纤中的能量分布会发生显著的变化，且无法通过仿真分析进行准确计算。对光纤中的模场和光强分布进行快速和准确的测量，可以有效的指导光纤中的模场控制和输出特性测试，而目前还没有较好的方法对光纤中的模场和光场分布进行在线测量。发明内容[0004]针对以上问题，本发明提供一种在线式光纤光场测量系统及方法，利用设置于光纤包层外的光学纳米粒子对包层泄露光进行采集实现光纤光场的在线测量。[0005]为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：[0006]一种在线式光纤光场测量系统，包括布置于光纤包层外的光学纳米粒子阵列以及键合到光学纳米粒子附近的纳米粒子探测器阵列。[0007]作为本发明实施例技术方案进一步的限定，所述光学纳米粒子通过电子束光刻工艺等间距的制作在波导表面。[0008]作为本发明实施例技术方案进一步的限定，所述光学纳米粒子可以为垂直于波导的金属线，也可以为其他与包层折射率不同的光学材料。[0009]作为本发明实施例技术方案进一步的限定，所述的光学纳米粒子阵列可以为仅沿轴向的一个阵列，也可以为周期性排列的多个阵列。[00