在線控制聚合物光纖隨機(jī)激光發(fā)射波長的方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種在線控制聚合物光纖隨機(jī)激光發(fā)射波長的方法，對三種不同的光纖樣品測試在線溫控隨機(jī)激光波長實(shí)驗(yàn)，對于三種聚合物光纖，實(shí)驗(yàn)證明了在線溫控隨機(jī)激光發(fā)射波長的可實(shí)施性，當(dāng)溫度升高時(shí)，隨機(jī)激光發(fā)射波長發(fā)生紅移現(xiàn)象；溫度降低時(shí)，激光發(fā)射波長出現(xiàn)藍(lán)移現(xiàn)象。本發(fā)明專利技術(shù)的方法在實(shí)時(shí)溫控聚合物光纖隨機(jī)激光波長實(shí)驗(yàn)中可多次重復(fù)，在隨機(jī)激光的控制方面將具有重要意義。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
在線控制聚合物光纖隨機(jī)激光發(fā)射波長的方法
本專利技術(shù)涉及光纖領(lǐng)域，具體是一種在線控制聚合物光纖隨機(jī)激光發(fā)射波長的方法。
技術(shù)介紹
隨機(jī)激光不同于傳統(tǒng)的激光，在無序光增益介質(zhì)中光的多重散射實(shí)現(xiàn)光反饋。自從Letokhov在理論上提出隨機(jī)激光以來，隨機(jī)激光就被廣泛的研究并且應(yīng)用。為了提高隨機(jī)激光的效率和控制隨機(jī)激光的方向，人們利用光纖的一維束縛作用得到高效率、低閾值以及有方向性的隨機(jī)激光，我們成為光纖隨機(jī)激光。隨機(jī)激光沒有確定的光學(xué)諧振腔，這也就導(dǎo)致了發(fā)射光譜的不可預(yù)知性。所以，控制隨機(jī)激光也相應(yīng)的成為了一個(gè)難題。而本專利技術(shù)就是專利技術(shù)了一種在線控制聚合物光纖隨機(jī)激光發(fā)射波長的方法。聚合物光纖由于它的靈活性、低成本、易處理、有機(jī)材料和大數(shù)值孔徑受到了很多的關(guān)注。它們已經(jīng)被應(yīng)用在各種各樣的領(lǐng)域，例如短距離光通信、光纖傳感器和照明設(shè)備。隨著聚合物光纖的發(fā)展，據(jù)報(bào)道，在有源聚合物光纖放大器和激光器領(lǐng)域已經(jīng)做了大量研究。另外，聚合物光纖具備一個(gè)重要性質(zhì)：聚合物具有大的負(fù)熱光系數(shù)，即隨著溫度T的升高，聚合物折射率n變小。隨機(jī)激光發(fā)射波長跟散射平均自由程ls有關(guān)系，然而ls受材料折射率n的影響，所以我們就可以通過改變溫度很容易的在負(fù)熱系數(shù)的材料上控制隨機(jī)激光發(fā)射波長。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提供一種實(shí)時(shí)控制聚合物光纖隨機(jī)激光發(fā)射波長的方法，獲取不同波長的聚合物光纖隨機(jī)激光。為了達(dá)到上述目的，本專利技術(shù)所采用的技術(shù)方案為：一種在線控制聚合物光纖隨機(jī)激光發(fā)射波長的方法，其特征在于包括以下步驟：(1)獲取聚合物光纖a)制作空芯聚合物預(yù)制棒首先利用Teflon法，將甲基丙烯酸甲酯與丙烯酸丁酯的共聚物先制作成空芯聚合物預(yù)制棒，甲基丙烯酸甲酯與丙烯酸丁酯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為66％-88％和11％-33％；b)調(diào)配構(gòu)成纖芯的物料構(gòu)成纖芯的物料包括有甲基丙烯酸甲酯、甲酯丙烯酸芐酯和摻雜的雜質(zhì)，甲基丙烯酸甲酯和甲酯丙烯酸芐酯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別是70％-90％和10％-30％；第一種聚合物光纖PMPOF，纖芯中摻雜的雜質(zhì)為PM597染料，PM597染料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是0.1wt.％-0.2wt.％；第二種聚合物光纖FePOF，纖芯中摻雜的雜質(zhì)為PM597染料和Fe3O4/SiO2納米顆粒，PM597染料和Fe3O4/SiO2納米顆粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別是0.1wt.％-0.2wt.％和1.0wt.％-3.0wt.％；第三種聚合物光纖POPOF，纖芯中摻雜的雜質(zhì)為PM597染料和POSS納米顆粒，PM597染料和POSS納米顆粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別是0.1wt.％-0.2wt.％和22.0wt.％-24.0wt.％；c)把纖芯注入到空芯聚合物預(yù)制棒中把纖芯注入到空芯聚合物預(yù)制棒中，熱固化之后得到不同的聚合物光纖預(yù)制棒，不同的聚合物光纖預(yù)制棒在拉絲塔下被拉制成三種不同的聚合物光纖；(2)聚合物光纖隨機(jī)激光測試及溫控發(fā)射波長a)測試聚合物光纖隨機(jī)激光，將泵浦激光器作為泵浦光源，所發(fā)射泵浦激光通過控制其能量和偏振方向的格蘭鏡組，再通過10cm焦距的凸透鏡耦合入聚合物光纖樣品，用三維調(diào)節(jié)架調(diào)節(jié)樣品位置使得泵浦激光最優(yōu)耦合進(jìn)入樣品，用560nm以上的濾波片過濾掉殘留泵浦光源，使用光纖光譜儀(QE65PRO，OceanOptics，分辨率～0.4nm，積分時(shí)間100ms)接收聚合物光纖發(fā)出的隨機(jī)激光，光纖探頭固定在三維調(diào)節(jié)架上，調(diào)節(jié)探頭接收最強(qiáng)激光強(qiáng)度；b)聚合物光纖樣品下面有一個(gè)溫度控制裝置，分別選取1cm-5cm的FePOF、POPOF和PMPOF樣品，室溫下測量隨機(jī)激光光譜，并增加溫度，檢測不同溫度下的光譜對比說明溫度對隨機(jī)激光波長的影響。本專利技術(shù)的原理是：本專利技術(shù)第一次實(shí)現(xiàn)了在線溫控聚合物光纖隨機(jī)激光發(fā)射波長，這種在線溫控的實(shí)現(xiàn)，主要是利用了聚合物光纖的聚合物具有大的負(fù)熱光系數(shù)這一性質(zhì)，即隨著溫度T的升高，聚合物折射率n變小；隨機(jī)激光發(fā)射波長跟散射平均自由程ls有關(guān)系，然而ls受材料折射率n的影響，所以我們就可以通過改變溫度很容易的在負(fù)熱系數(shù)的材料上控制隨機(jī)激光發(fā)射波長。本專利技術(shù)的有益效果在于：本專利技術(shù)的方法在實(shí)時(shí)溫控聚合物光纖隨機(jī)激光波長實(shí)驗(yàn)中可多次重復(fù)，在隨機(jī)激光的控制方面將具有重要意義。附圖說明圖1是與本專利技術(shù)實(shí)施例一致的納米顆粒摻雜的聚合物光纖制備過程圖。圖2是與本專利技術(shù)實(shí)施例一致的POPOF的纖芯折射率隨溫度變化的關(guān)系圖。圖3(a)是與本專利技術(shù)實(shí)施例一致的不同溫度下FePOF隨機(jī)激光發(fā)射光譜圖，插圖為溫度與隨機(jī)激光主峰波長關(guān)系圖。圖3(b)是與本專利技術(shù)實(shí)施例一致的對同一樣品進(jìn)行三次實(shí)驗(yàn)所測得的溫度與激光波長關(guān)系圖。圖4(a)是與本專利技術(shù)實(shí)施例一致的不同溫度下POPOF隨機(jī)激光發(fā)射光譜圖，插圖為溫度與隨機(jī)激光主峰波長關(guān)系圖。圖4(b)是與本專利技術(shù)實(shí)施例一致的對同一樣品進(jìn)行三次實(shí)驗(yàn)所測得的溫度與激光波長關(guān)系圖。圖5(a)是與本專利技術(shù)實(shí)施例一致的不同溫度下PMPOF隨機(jī)激光發(fā)射光譜圖，插圖為溫度與隨機(jī)激光主峰波長關(guān)系圖。圖5(b)是與本專利技術(shù)實(shí)施例一致的對同一樣品進(jìn)行三次實(shí)驗(yàn)所測得的溫度與激光波長關(guān)系圖。具體實(shí)施方式實(shí)驗(yàn)獲得溫度跟隨機(jī)激光發(fā)射波長的關(guān)系選用聚合物光纖樣品實(shí)現(xiàn)在線控制隨機(jī)激光發(fā)射波長，就是利用了聚合物光纖有大的熱光系數(shù)這個(gè)性質(zhì)。聚合物光纖在不同的溫度下，其折射率也會發(fā)生改變，兩者的具體關(guān)系我們通過實(shí)驗(yàn)來測量得出，我們以POPOF為例進(jìn)行試驗(yàn)說明。如圖2是POPOF纖芯折射率隨溫度變化的關(guān)系圖。從圖中可以看出纖芯折射率跟溫度并不是線性關(guān)系，而是在50℃時(shí)發(fā)生突變，折射率隨溫度的增加減小的更快。兩者關(guān)系我們可以用下式表示：25℃時(shí)纖芯折射率為1.4931，而100℃時(shí)的折射率是1.4722，溫度升高到75℃折射率減小了0.0209。在散射體系中，散射平均自由程可以表示為：其中，λ是隨機(jī)激光發(fā)射波長，d是散射體的直徑，f是填充系數(shù)(r散射體的半徑，ρ是散射體的密度)，n是光纖纖芯折射率。具有小的散射平均自由程的聚合物光纖，相對于具有大的散射平均自由程的聚合物光纖發(fā)射的隨機(jī)激光波長會發(fā)生藍(lán)移現(xiàn)象。從公式(1.2)我們可以看出，纖芯折射率的改變會影響散射平均自由程的大小，公式(1.1)顯示溫度會改變纖芯折射率，綜合起來可以得出，溫度可以改變散射平均自由程，而散射平均自由程與隨機(jī)激光的發(fā)射波長有關(guān)，所有可以實(shí)現(xiàn)溫度在線控制隨機(jī)激光發(fā)射波長。實(shí)施例一以FePOF為實(shí)驗(yàn)樣本1.實(shí)驗(yàn)測量溫控隨機(jī)激光波長理論上溫度可以在線控制聚合物光纖隨機(jī)激光發(fā)射波長，為了進(jìn)一步驗(yàn)證這一理論，從實(shí)驗(yàn)上測量不同溫度下聚合物光纖隨機(jī)激光發(fā)射波長。如圖3(a)是實(shí)驗(yàn)測得樣品FePOF在不同溫度下隨機(jī)激光發(fā)射光譜圖，激光泵浦能量為0.465mJ可以明顯看出不同溫度下光譜圖發(fā)生了移動，并且隨著溫度的升高，隨機(jī)激光發(fā)射光譜發(fā)生了紅移現(xiàn)象。如圖3(a)插圖，為了定量的去分析這種紅移現(xiàn)象，我們作了溫度跟主峰波長的關(guān)系圖。25℃時(shí)主峰波長是573.7nm，當(dāng)溫度升高到70℃時(shí)，主峰波長變?yōu)?92.2nm。隨著溫度的升高主峰波長在逐漸變大，而且明顯的兩者之間并不是線性關(guān)系，從圖中可以看出大約在50℃以后主峰波長隨溫度的升高變大的也更快了。2.樣品可循環(huán)性實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)是否具有可重復(fù)性至關(guān)重要。所以為了證明實(shí)驗(yàn)的可重復(fù)性，如圖3(b本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種在線控制聚合物光纖隨機(jī)激光發(fā)射波長的方法，其特征在于包括以下步驟：（1）獲取聚合物光纖a）制作空芯聚合物預(yù)制棒首先利用Teflon?法，將甲基丙烯酸甲酯與丙烯酸丁酯的共聚物先制作成空芯聚合物預(yù)制棒，甲基丙烯酸甲酯與丙烯酸丁酯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為66%?88%和11%?33%；b）調(diào)配構(gòu)成纖芯的物料構(gòu)成纖芯的物料包括有甲基丙烯酸甲酯、甲酯丙烯酸芐酯和摻雜的雜質(zhì)，甲基丙烯酸甲酯和甲酯丙烯酸芐酯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別是70%?90%和10%?30%；第一種聚合物光纖PMPOF，纖芯中摻雜的雜質(zhì)為PM597染料，PM597染料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是0.1?wt.%?0.2?wt.%；第二種聚合物光纖FePOF，纖芯中摻雜的雜質(zhì)為PM597染料和Fe

【技術(shù)特征摘要】
1.一種在線控制聚合物光纖隨機(jī)激光發(fā)射波長的方法，其特征在于包括以下步驟：（1）獲取聚合物光纖a）制作空芯聚合物預(yù)制棒首先利用Teflon法，將甲基丙烯酸甲酯與丙烯酸丁酯的共聚物先制作成空芯聚合物預(yù)制棒，甲基丙烯酸甲酯與丙烯酸丁酯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為66%-88%和11%-33%；b）調(diào)配構(gòu)成纖芯的物料構(gòu)成纖芯的物料包括有甲基丙烯酸甲酯、甲酯丙烯酸芐酯和摻雜的雜質(zhì)，甲基丙烯酸甲酯和甲酯丙烯酸芐酯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別是70%-90%和10%-30%；第一種聚合物光纖PMPOF，纖芯中摻雜的雜質(zhì)為PM597染料，PM597染料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是0.1wt.%-0.2wt.%；第二種聚合物光纖FePOF，纖芯中摻雜的雜質(zhì)為PM597染料和Fe3O4/SiO2納米顆粒，PM597染料和Fe3O4/SiO2納米顆粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別是0.1wt.%-0.2wt.%和1.0wt.%-3.0wt.%；第三種聚合物光纖POPOF，纖芯中摻雜的雜質(zhì)為PM597染料和POSS納米顆粒，PM...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：胡志家，夏江營，梁云云，姜海明，謝康，高朋飛，
申請(專利權(quán))人：合肥工業(yè)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：安徽,34