一种脉冲光纤激光可调衰减及非线性测试装置

1.本实用新型涉及脉冲光纤激光装置技术领域，更具体地说，涉及一种脉冲光纤激光可调衰减及非线性测试装置。


背景技术：

2.脉冲光纤激光器具有结构紧凑、光纤输出、可靠性高等特点，在光通信、军事、工业加工、医疗等领域中具有广泛应用。在光学芯片的非线性测试中，光是通过光纤链路传输的，需要将较高功率的脉冲激光输入到光纤跳线中并能动态调整激光的输出功率。但是，如果将从激光器输出的高功率的激光直接通过法兰接入常用的可编程功率衰减器或者可调光纤衰减器中，由于可编程功率衰减器和可调光纤衰减器中包含有较长的光纤，激光的脉冲宽度会因为光纤的非线性效应发生畸变，导致从可编程衰减器或者可调光纤衰减器输出的光功率和脉宽都会发生变化，这将使得后续的测量结果不准确。因此，需要寻求能够动态衰减脉冲光纤激光器功率且不改变其脉冲宽度的方法，但是目前市场上尚无此类成熟产品能够实现此功能。


技术实现要素：

3.（一）解决的技术问题
4.本实用新型针对上述背景技术中的缺陷，提供一种脉冲光纤激光可调衰减及非线性测试装置，使得该脉冲光纤激光器可以在保持脉冲宽度不变情况的下，进行调节衰减。
5.（二）技术方案
6.本实用新型提供了一种脉冲光纤激光可调衰减及非线性测试装置，包括脉冲光纤激光器和激光头，激光头设置在脉冲光纤激光器的外侧处，激光头的外侧面设置有防尘套，防尘套的外侧端开设有转动槽，转动槽的内部至外端面设置有转杆和挡板，同时在脉冲光纤激光器的外端处设置有输出光纤和光纤准直模块，而在光纤准直模块的外端处依次设置有固定在旋转台上的1/2玻片、固定在旋转台上的偏振片和光纤耦合模块。
7.优选的：光纤耦合模块的外端面设置有第一光电探测器、光纤分束器和测试芯片，同时测试芯片的外侧处连接有光侨跳线和第二光电探测器。
8.优选的：光纤准直模块、固定在旋转台上的1/2玻片、固定在旋转台上的偏振片和光纤耦合模块之间均呈同一直线设置。
9.优选的：光纤分束器的分光比为99:1或者90:10的分束比例。
10.优选的：固定在旋转台上的1/2玻片、第一光电探测器和第二光电探测器可通过labview软件连接，实现对于输入、输出光信号的同步读取，实时得到光芯片的透过率随着输入功率的变化。
11.优选的：转杆转动设置在转动槽的内壁处，同时在转动槽的内壁上端处开设有半弧形滑槽，而在滑槽的内部两端设置有2个滑块，并且滑块的外侧端与转杆的外侧面之间均固定连接设置，同时滑块整体为三角形结构设置。
12.优选的：滑槽的内壁顶端面至防尘套的外侧面顶端处竖直开设有开槽，并且在开槽至滑槽内部至滑动设置有卡块，并且卡块的底端面为半球形结构设置。
13.优选的：开槽的内壁两侧竖直开设有连接槽，连接槽的内部滑动设置有连接块，并且连接块的一端与卡块的外侧面之间均固定连接设置，同时在连接槽的内壁顶端面设置弹簧，并且弹簧的一端与连接块的顶端面之间均固定连接设置。
14.优选的：防尘套整体为圆管形结构设置，而挡板则为圆盘形结构设置。
15.有益效果：
16.1、这种脉冲光纤激光可调衰减及非线性测试装置可实现脉冲光纤激光功率在保持脉冲宽度不变情况的可调衰减，调节动态范围较大，可广泛应用于光学芯片非线性测试等场景中。
17.2、这种脉冲光纤激光可调衰减及非线性测试装置采用的都是常见的光学元器件，成本低廉，同时能够对脉冲光纤激光实现很好的在不改变脉宽情况下的功率衰减，适合推广。
18.3、这种脉冲光纤激光可调衰减及非线性测试装置设置有防尘套、挡板和转杆，可以对激光头进行防尘遮盖，这样便于保障脉冲光纤激光器的使用精度。
19.附图说明：
20.图1为本实用新型的一种脉冲光纤激光可调衰减及非线性测试装置侧面示意图。
21.图2为衰减及非线性测试装置测试硅波导-石墨烯样品得到的结果图。其中（a）是激光输出功率与1/2玻片偏转角度的关系（假设起始角度为0），（b）是利用该装置测得硅波导-石墨烯样品透射率随着输入脉冲能量的变化关系。
22.图3为脉冲光纤激光器处激光头与防尘套侧面安装示意图。
23.图4为防尘套与挡板右视面剖视连接示意图。
24.图5为一种脉冲光纤激光可调衰减及非线性测试装置图4中的a处放大示意图。
25.图1-5中：1-脉冲光纤激光器；101-激光头；102-防尘套；103-挡板；104-转动槽；105-转杆；106-滑槽；107-滑块；108-开槽；1081-卡块；1082-连接槽；1083-连接块；1084-弹簧；2-输出光纤；3-光纤准直模块；4-固定在旋转台上的1/2玻片；5-固定在旋转台上的偏振片；6-光纤耦合模块；7-光电探测器；8-光纤分束器；9-测试芯片；10-光纤跳线；11-光电探测器。
具体实施方式
26.如附图1至附图5所示：本实用新型提供一种技术方案，一种脉冲光纤激光可调衰减及非线性测试装置，参见图1，包括脉冲光纤激光器1、激光头101、输出光纤2、光纤准直模块3、固定在旋转台上的1/2玻片4、固定在旋转台上的偏振片5、光纤耦合模块6、第一光电探测器7、光纤分束器8、测试芯片9、光纤跳线101和第二光电探测器11，激光头101设置在脉冲光纤激光器1的外侧端面处，输出光纤2和光纤准直模块3设置在脉冲光纤激光器1外端处，固定在旋转台上的1/2玻片4、固定在旋转台上的偏振片5和光纤耦合模块6依次设置在光纤准直模块3的右端处，在则设置在光纤耦合模块6的右侧端，光侨跳线10和第二光电探测器11则设置在测试芯片9的右端处。
27.其中脉冲光纤激光器1为中心波长为1550nm，脉宽为100fs，重频为100mhz的激光
器，光纤准直模块3、固定在旋转台上的1/2玻片4、固定在旋转台上的偏振片5、光纤耦合模块6的光轴在一条一直线上，玻片的直径为1英寸，激光光斑大小大约为8 mm。第一光电探测器7和11为商用的近红外探测器，其探测是最低功率100 pw。光纤分束器8为分束比为99:1的商用分束器。测试芯片9为包覆有石墨烯的硅波导芯片，光通过光栅耦合到波导结构中。光纤跳线为普通的单模光纤跳线。
28.测试步骤如下：
29.步骤1：打开脉冲光纤激光器1，调试光路，旋转固定在旋转台上的1/2玻片4和固定在旋转台上的偏振片5，使得第一光电探测器7的信号达到极大值。
30.步骤2：将测试芯片9置于样品台上，通过优化位移平台使得第二光电探测器11的信号达到极大值。
31.步骤3：反复调节固定在旋转台上的偏振片5和固定在旋转台上的1/2玻片4，使第二光电探测器11的信号达到极大值。
32.步骤4：根据测试需要的最大功率，旋转固定在旋转台上的1/2玻片4，直至第一光电探测器7的功率达到对应比例的数值，这里的数值由测试需要功率除以光纤分束器8的分束比得到。
33.步骤5：按照设定步长，旋转固定在旋转台上的1/2玻片4，同步记录第一光电探测器7和11的功率值，根据二者的功率比值和光纤分束器8的分束比得到光学芯片随着输入功率变化的透过率。旋转台上的1/2玻片4、第一光电探测器7和11通过labview等软件互联，实现旋转台的转动和数据的同步采集。测得输入光功率随着旋转角度变化如图2中的a所示，利用此方法测得硅波导-石墨烯结构随着输入脉冲功率透过率变化如图2中的b所示。
34.参照图1和图3，在激光头101的外侧面设置有1个防尘套102，其中防尘套102为圆管形结构设置，并且在防尘套102的外侧面上端处转动设置有1个圆盘形挡板103，通过挡板103的设置，使得可以在防尘套102的外端面做旋转运动，旋转的过程中，就方便对激光头101进行遮盖，这样就可以对激光头101进行防尘保护工作。
35.参照图3和图4所示，在防尘套102的外侧面上端处水平开设有圆柱形转动槽104，而在转动槽104的内部转动设置有转杆105，并且转杆105的一端与挡板103的内端面之间均固定连接设置，这样使得挡板103可通过转动槽104和转杆105做旋转运动。
36.参照图4和图5所示，在转动槽104的内壁上端处开设有半弧形滑槽106，而在滑槽106的内部两端设置有2个滑块107，其中滑块107为三角形结构设置，并且滑块107的外侧端与转杆105的外侧面之间均固定连接设置，这样使得转杆105可以带动滑块107在滑槽106内部进行滑动，同时在滑槽106的内壁顶端面至防尘套102的外侧面顶端处竖直开设有开槽108，开槽108至滑槽106内部至滑动设置有卡块1081，并且卡块1081的底端面为半球形结构设置，这样使得滑块107在滑槽106内部滑动时，可以让滑块107对卡块1081施加推力，这样就可以带动卡块1081进行上下滑动，滑动后方便对卡块1081和转杆105进行限位，最后在开槽108的内壁两侧竖直开设有连接槽1082，连接槽1082的内部滑动设置有连接块1083，并且连接块1083的一端与卡块1081的外侧面之间均固定连接设置，而在连接槽1082的内壁顶端面设置弹簧1084，并且弹簧1084的一端与连接块1083的顶端面之间均固定连接设置，这样使得弹簧1084可以对卡块1081施加压力，这样可以保障卡块1081对滑块107阻隔稳定性，从而也就保障了挡板103的封堵稳定性。
37.工作原理：
38.当一束准直偏振光沿着轴线入射到1/2玻片时，由于1/2玻片的双折射性质，其偏振角度会发生偏转，偏转角度为入射光偏振方向与1/2玻片晶轴面夹角的2倍。在1/2玻片之后再放置一偏振片检测，通过旋转1/2玻片的角度就能够调控输出激光的功率，当脉冲光纤激光器在使用完毕后，可通过旋转防尘套102处的挡板103，挡板103带动转杆105在转动槽104内部旋转时，可以让滑块106推动卡块1081进行上移，上移后就便于卡块1081可以对滑块107进行阻隔遮挡，这样就保障了挡板103的封闭稳定性，从而也就能够对脉冲光纤激光器1处的激光头101进行稳定的防尘保护工作。