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(duì)鉺離子的激勵(lì)作用使摻鉺光纖中的鉺離子從基態(tài)躍遷到上能級(jí)，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(dòng)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(duì)背景技術(shù)中的問(wèn)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(duì)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(guò)；所述波分復(fù)用濾光片能將從準(zhǔn)直透鏡射來(lái)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(guò)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(lái)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(guò)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(guò)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(guò)半導(dǎo)體致冷器來(lái)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(lái)替代光纖Bragg光柵泵浦激光器，可有效抑制沖擊、振動(dòng)對(duì)裝置的影響；

本發(fā)明的具體工作過(guò)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(guò)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(guò)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(zhǎng)已不同于泵浦激光波長(zhǎng)，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(huì)被反射至光隔離器上，通過(guò)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(duì)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(guò)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(dòng)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(zhǎng)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(dòng)的能力較強(qiáng)，溫度控制效果較好。

附圖說(shuō)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(duì)應(yīng)的名稱(chēng)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(duì)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(guò)；所述波分復(fù)用濾光片7能將從準(zhǔn)直透鏡6射來(lái)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(guò)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(lái)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(guò)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(zhǎng)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)。