本發(fā)明涉及一種自發(fā)輻射光源，尤其涉及一種集成化摻鉺光纖放大自發(fā)輻射光源。

背景技術(shù)：

摻鉺光纖放大自發(fā)輻射光源是一種現(xiàn)有的光源提供裝置，其原理是利用泵浦激光對鉺離子的激勵作用使摻鉺光纖中的鉺離子從基態(tài)躍遷到上能級，形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，從而使自發(fā)輻射光在摻鉺光纖中獲得放大，形成放大自發(fā)輻射光輸出；摻鉺光纖放大自發(fā)輻射光源在分布式光纖傳感、光纖陀螺、光纖電流傳感器等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛；

現(xiàn)有技術(shù)在實(shí)現(xiàn)前述的摻鉺光纖放大自發(fā)輻射光源時(shí)，通常采用分立光學(xué)元件構(gòu)成，典型結(jié)構(gòu)如圖1所示，其主要構(gòu)成部分包括：具有光纖Bragg光柵穩(wěn)頻的泵浦激光器、波分復(fù)用器、摻鉺光纖、光纖隔離器、光譜整形濾光器和光纖反射鏡；這種現(xiàn)有的摻鉺光纖放大自發(fā)輻射光源存在以下缺點(diǎn)：1)分立元件數(shù)量較多、體積較大，光源裝置難以實(shí)現(xiàn)小型化；2)由于分立元件數(shù)量較多，光源裝置易受機(jī)械沖擊、振動影響，導(dǎo)致光源裝置性能劣化；3）由于分立元件較為離散，整個(gè)光源裝置的環(huán)境溫度不易控制，影響光源裝置性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對背景技術(shù)中的問題，本發(fā)明提出了一種集成化摻鉺光纖放大自發(fā)輻射光源，其創(chuàng)新在于：所述集成化摻鉺光纖放大自發(fā)輻射光源由外殼、半導(dǎo)體激光器芯片、熱沉、底座、半導(dǎo)體致冷器、準(zhǔn)直透鏡、波分復(fù)用濾光片、聚焦透鏡、傳輸光纖、摻鉺光纖、光纖反射器、光隔離器、光譜整形濾光片、耦合透鏡、輸出光纖和反射片組成；

所述外殼的內(nèi)腔形成安裝腔，安裝腔的側(cè)壁上設(shè)置多個(gè)引腳孔，多根引腳一一對應(yīng)地套接在多個(gè)引腳孔中，引腳的內(nèi)端位于安裝腔內(nèi)，引腳的外端位于外殼外部，引腳中部與引腳孔固定連接；

所述半導(dǎo)體致冷器設(shè)置在安裝腔底部，半導(dǎo)體致冷器的下端面與安裝腔底面連接；

所述底座為板狀結(jié)構(gòu)體，底座的下端面與半導(dǎo)體致冷器的上端面連接，底座的上端面形成安裝面；

所述熱沉的下端面與安裝面連接；

所述半導(dǎo)體激光器芯片設(shè)置在熱沉的上端面上；所述準(zhǔn)直透鏡設(shè)置在安裝面上靠近熱沉的位置處；所述半導(dǎo)體激光器芯片的輸出端朝向準(zhǔn)直透鏡，半導(dǎo)體激光器芯片的輸出軸向與準(zhǔn)直透鏡的光軸同軸，準(zhǔn)直透鏡的光軸與安裝面平行；

所述波分復(fù)用濾光片設(shè)置在安裝面上，準(zhǔn)直透鏡位于熱沉和波分復(fù)用濾光片之間，波分復(fù)用濾光片的端面所在平面與安裝面垂直，波分復(fù)用濾光片的端面所在平面與準(zhǔn)直透鏡光軸的夾角為45度，準(zhǔn)直透鏡的光軸從波分復(fù)用濾光片中穿過；所述波分復(fù)用濾光片能將從準(zhǔn)直透鏡射來的光透射至聚焦透鏡；

所述聚焦透鏡設(shè)置在安裝面上靠近波分復(fù)用濾光片的位置處，波分復(fù)用濾光片位于聚焦透鏡和準(zhǔn)直透鏡之間，聚焦透鏡的光軸與準(zhǔn)直透鏡的光軸同軸；

所述外殼上設(shè)置有與傳輸光纖匹配的第一光纖連接管，傳輸光纖中部套接在第一光纖連接管內(nèi)，傳輸光纖內(nèi)端延伸至安裝面上靠近聚焦透鏡的位置處，傳輸光纖內(nèi)端通過連接件與安裝面連接，傳輸光纖內(nèi)端端面與聚焦透鏡耦合，傳輸光纖的外端位于外殼外部，傳輸光纖的外端與摻鉺光纖的一端連接，摻鉺光纖的另一端與光纖反射器光路連接；

所述準(zhǔn)直透鏡和聚焦透鏡之間的光路記為第一光路，所述光隔離器設(shè)置在安裝面上靠近波分復(fù)用濾光片的位置處，光隔離器位于第一光路軸向的一側(cè)；所述波分復(fù)用濾光片能將從聚焦透鏡射來的光反射至光隔離器，從聚焦透鏡射向波分復(fù)用濾光片的光被波分復(fù)用濾光片反射后形成第一反射光，所述第一反射光能垂直地照射到光隔離器的輸入端面上，光隔離器的輸出軸向與第一反射光同軸；

所述反射片設(shè)置在安裝面上靠近光隔離器的位置處，光隔離器位于反射片和波分復(fù)用濾光片之間，光隔離器輸出的光被反射片反射后形成第二反射光；

所述耦合透鏡設(shè)置在安裝面上靠近反射片的位置處，第二反射光的軸向與耦合透鏡的光軸同軸，耦合透鏡的輸入面朝向反射片；

所述外殼上設(shè)置有與輸出光纖匹配的第二光纖連接管，輸出光纖中部套接在第二光纖連接管內(nèi)，輸出光纖內(nèi)端延伸至安裝面上靠近耦合透鏡的位置處，輸出光纖內(nèi)端通過連接件與安裝面連接，輸出光纖內(nèi)端端面與耦合透鏡耦合，輸出光纖的外端位于外殼外部，輸出光纖的外端形成集成化摻鉺光纖放大自發(fā)輻射光源的輸出端；

所述光譜整形濾光片的安裝方式在如下兩種方式中擇一采用：

方式一：光譜整形濾光片設(shè)置在安裝面上反射片和光隔離器之間的位置處，光隔離器的輸出光能垂直地照射在光譜整形濾光片上；

方式二：光譜整形濾光片設(shè)置在安裝面上反射片和耦合透鏡之間的位置處，第二反射光能垂直地照射在光譜整形濾光片上。

本發(fā)明產(chǎn)生放大自發(fā)輻射光的原理與現(xiàn)有技術(shù)完全相同，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)的不同之處在于，本發(fā)明通過精巧的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將各個(gè)元件集成在較小的空間內(nèi)，從而使光源裝置的體積大幅縮減，在較小的空間內(nèi)，多個(gè)元件的環(huán)境溫度可控性較高，通過半導(dǎo)體致冷器來統(tǒng)一控制，可有效提高裝置性能，另外，本發(fā)明中采用半導(dǎo)體激光器芯片來替代光纖Bragg光柵泵浦激光器，可有效抑制沖擊、振動對裝置的影響；

本發(fā)明的具體工作過程為：

半導(dǎo)體激光器芯片用于提供泵浦激光輸出，半導(dǎo)體激光器芯片輸出的泵浦激光經(jīng)準(zhǔn)直透鏡進(jìn)行準(zhǔn)直處理后照射在波分復(fù)用濾光片上，波分復(fù)用濾光片直接將泵浦激光透射至聚焦透鏡上，聚焦透鏡將泵浦激光聚焦并耦合至傳輸光纖內(nèi)，泵浦激光通過傳輸光纖進(jìn)入摻鉺光纖內(nèi)并激發(fā)出放大自發(fā)輻射光，放大自發(fā)輻射光通過光纖反射器反射后又反向傳輸至聚焦透鏡，放大自發(fā)輻射光在聚焦透鏡的作用下被還原為準(zhǔn)直狀態(tài)并射向波分復(fù)用濾光片，由于放大自發(fā)輻射光的波長已不同于泵浦激光波長，利用波分復(fù)用濾光片的選擇作用，放大自發(fā)輻射光就會被反射至光隔離器上，通過光隔離器的隔離作用，就能阻擋住后續(xù)光路中的反射光，使之不能回到摻鉺光纖中，從光隔離器輸出的光經(jīng)光譜整形濾光片處理后照射到耦合透鏡上，由耦合透鏡將光耦合至輸出光纖內(nèi)并形成放大自發(fā)輻射光輸出；反射片用于調(diào)整光傳輸方向，以使光譜整形濾光片、耦合透鏡和輸出光纖內(nèi)端分布得更為集中，以便于裝置體積的縮減；熱沉和底座用于傳導(dǎo)熱量，半導(dǎo)體致冷器用于對底座上的各個(gè)元件進(jìn)行控溫；外殼上的多根引腳用于將外部電氣線路引入殼體內(nèi)，引腳內(nèi)端再通過引線與相應(yīng)元件連接；

從前述方案中不難看出，本發(fā)明中用于實(shí)現(xiàn)摻鉺光纖放大自發(fā)輻射光源的多個(gè)元件十分集中地分布在較小的區(qū)域范圍內(nèi)，結(jié)構(gòu)十分緊湊，相比于現(xiàn)有技術(shù)中采用分立光學(xué)元件的實(shí)現(xiàn)方式，整個(gè)光源裝置體積十分小巧，抗沖擊和振動的能力較強(qiáng)，并且由于多個(gè)元件十分集中，光源裝置工作溫度控制十分容易，且溫控效果較好，使光源裝置的性能可以進(jìn)一步得到提高。

優(yōu)選地，所述半導(dǎo)體激光器芯片采用分布反饋式半導(dǎo)體激光器芯片。

優(yōu)選地，所述半導(dǎo)體激光器芯片能產(chǎn)生峰值波長為975nm±5nm的窄光譜激光。

優(yōu)選地，所述準(zhǔn)直透鏡、聚焦透鏡和耦合透鏡的表面均鍍有增透膜。

優(yōu)選地，所述傳輸光纖和輸出光纖均采用單模光纖。

優(yōu)選地，所述第一光纖連接管和第二光纖連接管位于外殼的同側(cè)。

本發(fā)明的有益技術(shù)效果是：提供了一種集成化摻鉺光纖放大自發(fā)輻射光源，該光源的體積小巧，抗沖擊和振動的能力較強(qiáng)，溫度控制效果較好。

附圖說明

圖1、現(xiàn)有的摻鉺光纖放大自發(fā)輻射光源原理示意圖；

圖2、本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3、本發(fā)明的結(jié)構(gòu)頂視圖；

圖4、熱沉位置處的斷面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中各個(gè)標(biāo)記所對應(yīng)的名稱分別為：外殼1、半導(dǎo)體激光器芯片2、熱沉3、底座4、半導(dǎo)體致冷器5、準(zhǔn)直透鏡6、波分復(fù)用濾光片7、聚焦透鏡8、傳輸光纖9、摻鉺光纖10、光纖反射器11、光隔離器12、光譜整形濾光片13、耦合透鏡14、輸出光纖15、反射片16。

具體實(shí)施方式

一種集成化摻鉺光纖放大自發(fā)輻射光源，其創(chuàng)新在于：所述集成化摻鉺光纖放大自發(fā)輻射光源由外殼1、半導(dǎo)體激光器芯片2、熱沉3、底座4、半導(dǎo)體致冷器5、準(zhǔn)直透鏡6、波分復(fù)用濾光片7、聚焦透鏡8、傳輸光纖9、摻鉺光纖10、光纖反射器11、光隔離器12、光譜整形濾光片13、耦合透鏡14、輸出光纖15和反射片16組成；

所述外殼1的內(nèi)腔形成安裝腔，安裝腔的側(cè)壁上設(shè)置多個(gè)引腳孔，多根引腳一一對應(yīng)地套接在多個(gè)引腳孔中，引腳的內(nèi)端位于安裝腔內(nèi)，引腳的外端位于外殼1外部，引腳中部與引腳孔固定連接；

所述半導(dǎo)體致冷器5設(shè)置在安裝腔底部，半導(dǎo)體致冷器5的下端面與安裝腔底面連接；

所述底座4為板狀結(jié)構(gòu)體，底座4的下端面與半導(dǎo)體致冷器5的上端面連接，底座4的上端面形成安裝面；

所述熱沉3的下端面與安裝面連接；

所述半導(dǎo)體激光器芯片2設(shè)置在熱沉3的上端面上；所述準(zhǔn)直透鏡6設(shè)置在安裝面上靠近熱沉3的位置處；所述半導(dǎo)體激光器芯片2的輸出端朝向準(zhǔn)直透鏡6，半導(dǎo)體激光器芯片2的輸出軸向與準(zhǔn)直透鏡6的光軸同軸，準(zhǔn)直透鏡6的光軸與安裝面平行；

所述波分復(fù)用濾光片7設(shè)置在安裝面上，準(zhǔn)直透鏡6位于熱沉3和波分復(fù)用濾光片7之間，波分復(fù)用濾光片7的端面所在平面與安裝面垂直，波分復(fù)用濾光片7的端面所在平面與準(zhǔn)直透鏡6光軸的夾角為45度，準(zhǔn)直透鏡6的光軸從波分復(fù)用濾光片7中穿過；所述波分復(fù)用濾光片7能將從準(zhǔn)直透鏡6射來的光透射至聚焦透鏡8；

所述聚焦透鏡8設(shè)置在安裝面上靠近波分復(fù)用濾光片7的位置處，波分復(fù)用濾光片7位于聚焦透鏡8和準(zhǔn)直透鏡6之間，聚焦透鏡8的光軸與準(zhǔn)直透鏡6的光軸同軸；

所述外殼1上設(shè)置有與傳輸光纖9匹配的第一光纖連接管，傳輸光纖9中部套接在第一光纖連接管內(nèi)，傳輸光纖9內(nèi)端延伸至安裝面上靠近聚焦透鏡8的位置處，傳輸光纖9內(nèi)端通過連接件與安裝面連接，傳輸光纖9內(nèi)端端面與聚焦透鏡8耦合，傳輸光纖9的外端位于外殼1外部，傳輸光纖9的外端與摻鉺光纖10的一端連接，摻鉺光纖10的另一端與光纖反射器11光路連接；

所述準(zhǔn)直透鏡6和聚焦透鏡8之間的光路記為第一光路，所述光隔離器12設(shè)置在安裝面上靠近波分復(fù)用濾光片7的位置處，光隔離器12位于第一光路軸向的一側(cè)；所述波分復(fù)用濾光片7能將從聚焦透鏡8射來的光反射至光隔離器12，從聚焦透鏡8射向波分復(fù)用濾光片7的光被波分復(fù)用濾光片7反射后形成第一反射光，所述第一反射光能垂直地照射到光隔離器12的輸入端面上，光隔離器12的輸出軸向與第一反射光同軸；

所述反射片16設(shè)置在安裝面上靠近光隔離器12的位置處，光隔離器12位于反射片16和波分復(fù)用濾光片7之間，光隔離器12輸出的光被反射片16反射后形成第二反射光；

所述耦合透鏡14設(shè)置在安裝面上靠近反射片16的位置處，第二反射光的軸向與耦合透鏡14的光軸同軸，耦合透鏡14的輸入面朝向反射片16；

所述外殼1上設(shè)置有與輸出光纖15匹配的第二光纖連接管，輸出光纖15中部套接在第二光纖連接管內(nèi)，輸出光纖15內(nèi)端延伸至安裝面上靠近耦合透鏡14的位置處，輸出光纖15內(nèi)端通過連接件與安裝面連接，輸出光纖15內(nèi)端端面與耦合透鏡14耦合，輸出光纖15的外端位于外殼1外部，輸出光纖15的外端形成集成化摻鉺光纖放大自發(fā)輻射光源的輸出端；

所述光譜整形濾光片13的安裝方式在如下兩種方式中擇一采用：

方式一：光譜整形濾光片13設(shè)置在安裝面上反射片16和光隔離器12之間的位置處，光隔離器12的輸出光能垂直地照射在光譜整形濾光片13上；

方式二：光譜整形濾光片13設(shè)置在安裝面上反射片16和耦合透鏡14之間的位置處，第二反射光能垂直地照射在光譜整形濾光片13上。

進(jìn)一步地，所述半導(dǎo)體激光器芯片2采用分布反饋式半導(dǎo)體激光器芯片。

進(jìn)一步地，所述半導(dǎo)體激光器芯片2能產(chǎn)生峰值波長為975nm±5nm的窄光譜激光。

進(jìn)一步地，所述準(zhǔn)直透鏡6、聚焦透鏡8和耦合透鏡14的表面均鍍有增透膜。

進(jìn)一步地，所述傳輸光纖9和輸出光纖15均采用單模光纖。

進(jìn)一步地，所述第一光纖連接管和第二光纖連接管位于外殼1的同側(cè)。