CN102522679B - 一种ase光源 - Google Patents

Abstract

一种ASE光源，包括外壳，以及固定在外壳内的光路部分和电路部分，其中：所述外壳包括可拆卸连接的底座和顶盖，所述光路部分设置于底座内侧，所述电路部分设置于顶盖内侧；进一步地，光路部分包括泵浦激光器、波分复用器、光纤环圈、法拉第旋镜和光隔离器，光纤环圈为由包层直径30~80μm的光纤绕制而成的无骨架光纤环圈。与现有ASE光源相比，本发明的外壳采用了底座和顶盖的分离式结构，其装配方便，且厚度较传统外壳要薄；光路部分的光纤环圈为包层直径在30~80μm的光纤绕制而成的无骨架光纤环圈，与传统125μm等光纤绕制在骨架上形成的光纤环圈相比，在相同弯曲损耗下其绕制半径可以更小，且温度稳定性和抗震性能更好，相应的，外壳可以做得体积更小、重量更轻。

Description

一种ASE光源

技术领域

本发明涉及光纤陀螺，具体地指一种用于光纤陀螺的自发放大辐射（Amplified spontaneous emission，ASE）光纤光源。

背景技术

光纤陀螺是一种测量姿态方位的高精度惯性传感器，由于它具备体积小、精度高、启动快、抗电磁干扰、无机械转动结构等一系列优点，已经被广泛应用于机器人、舰艇、飞机、导弹等多种领域。作为光纤陀螺中关键组成部分之一的ASE光源系统，需要提供波长稳定的激光，而光纤陀螺要求能在全温范围（-45~80℃）内正常工作，且抗振动、抗冲击，这就对ASE光源的稳定性提出了很高的要求。

传统的ASE光源由固定在外壳上的光路部分和电路部分组成，其中，电路部分用于驱动光路部分中的泵浦激光器，使泵浦激光器在全温范围内工作时，内部主体温度能稳定在25℃，同时，保证泵浦激光器的输入电流值稳定在一个范围内。传统的ASE光源存在一些不足之处，例如：传统ASE光源大都采用整体式外壳，这对于器件的装配制造了很多障碍；为了减少光纤环的弯曲损耗，壳体的直径、体积很难进一步缩小；光路部分和电路部分的散热在外壳内部完成，导致ASE光源的整体散热性能不够理想；当温度急剧变化时，电路板容易受到壳体中水汽的影响等。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种ASE光源，其装配方便、体积小，能够在温度急剧变化等恶劣条件下保持稳定工作。

为解决上述技术问题，本发明提供的一种ASE光源，包括外壳，以及固定在外壳内的光路部分和电路部分，其特别之处在于：所述外壳包括可拆卸连接的底座和顶盖，所述光路部分设置于底座内侧，所述电路部分设置于顶盖内侧。

上述技术方案中，所述光路部分包括泵浦激光器、波分复用器、光纤环圈、法拉第旋镜和光隔离器，所述光纤环圈为由包层直径30~80μm的光纤绕制而成的无骨架光纤环圈。

上述技术方案中，所述底座包括底板，底板内侧设有圆筒；所述圆筒内壁设置有若干底座凸台，用于固定光纤环圈；所述圆筒内部的底板表面布置有若干槽体，用于容纳光路部分的各光学器件；所述圆筒侧壁开有孔或者槽，用于光纤和电源线的引出。

进一步地，所述槽体包括激光器安装槽、法拉第旋镜安装槽、光隔离器安装槽和波分复用器安装槽。

进一步地，所述底板的外侧设有散热槽。

更进一步地，所述散热槽为环形槽或者条形槽。

进一步地，它还包括若干固定片，固定片设置于槽体上方，用于固定相应槽体内的光学器件。

上述技术方案中，所述顶盖为圆筒形盖板，顶盖的圆筒内侧设有电路板固定螺孔，用于固定ASE光源的电路部分。

上述技术方案中，所述底座和顶盖为螺栓连接。

上述技术方案中，所述底座和顶盖为密封连接，且底座和顶盖形成的密封空间内充有惰性气体。

与现有ASE光源相比，本发明的有益效果在于：外壳采用了底座和顶盖的分离式结构，其装配方便，且厚度较传统外壳要薄；光路部分的光纤环圈为包层直径在30~80μm的光纤绕制而成的无骨架光纤环圈，与传统125μm等光纤绕制在骨架上形成的光纤环圈相比，在相同弯曲损耗下其绕制半径可以更小，且温度稳定性和抗震性能更好，相应的，外壳可以做得体积更小、重量更轻。

附图说明

图1为本发明一个实施例的外壳底座结构示意图。

图2为图1底座的背面示意图。

图3为本发明一个实施例的外壳顶盖结构示意图。

图4为图3顶盖的内侧示意图。

图5为第一固定片的结构示意图。

图6为第二固定片的结构示意图。

图7为本发明一个实施例的光路部分的结构原理图。

图中：1—底座（其中：1.1—底板、1.2—圆筒、1.3—底座凸台、1.4—固定螺孔、1.5—激光器安装槽、1.6—法拉第旋镜安装槽、1.7—光隔离器安装槽、1.8—波分复用器安装槽、1.9—固定螺孔、1.10—出纤孔、1.11—电源线出线孔、1.12—安装孔、1.13—散热槽），2—顶盖（其中：2.1—固定孔、2.2—顶盖凸台、2.3—电路板固定螺孔），3—第一固定片（其中：3.1—半圆槽、3.2—固定孔），4—第二固定片（其中：4.1—半圆槽、4.2—固定孔），5—泵浦激光器，6—波分复用器，7—光纤环圈，8—法拉第旋镜，9—光隔离器。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施例作进一步的详细描述。

本发明的一种ASE光源，包括外壳，以及固定在外壳内的光路部分和电路部分。其中，外壳包括可拆卸连接的底座1和顶盖2，光路部分设置于底座1内侧，电路部分设置于顶盖2内侧。

光路部分分包括泵浦激光器5、波分复用器6、光纤环圈7、法拉第旋镜8和光隔离器9。图6示意出了其一种连接方式，即泵浦激光器5的尾纤与波分复用器6的输入端连接，波分复用器6的一个输出端与光纤环圈7一端的尾纤连接，光纤环圈7的另一端尾纤连接法拉第旋镜8，波分复用器6的另一个输出端则与光隔离器9输入端连接。本实施例中，光纤环圈7为由直径80μm的掺Er光纤绕制而成的无骨架光纤环圈。

电路部分采用ASE光源的常规电路，即由控温系统和恒流系统两部分组成。控温系统利用反馈控制一路变化的电流，通过驱动泵浦激光器5内制冷/加热系统，维持泵浦激光器5内部主体温度恒定；恒流系统输出一路恒定的电流驱动泵浦激光器5出光。本实施例采用铝基板材质的电路板，电子元器件全部设在电路板的一面，且全部采用外形尺寸小、贴片封装的军工级电子元器件，能够降低能耗、节省空间。

如图1和图2所示，外壳的底座1包括一块八边形（也可以是圆形或者规则多边形）底板1.1，底板1.1厚约4mm，其内侧设有厚约7mm的圆筒1.2。该圆筒1.2内壁沿圆周均匀设置有六个底座凸台1.3，底座凸台1.3的上表面与圆筒1.2上表面齐平，厚度约3mm，用于固定光纤环圈7；每一底座凸台1.3上开有固定螺孔1.4，用于底座1与顶盖2的安装。圆筒1.2内部的底板1.1表面布置有激光器安装槽1.5、法拉第旋镜安装槽1.6、光隔离器安装槽1.7和波分复用器安装槽1.8，且在各槽体的相应位置开有固定螺孔1.9，用于容纳和固定上述光路部分的相应光学器件。此外，在圆筒1.2侧壁开有出纤孔1.10和电源线出线孔1.11，分别用于光纤和泵浦激光器5电源线的引出。底板1.1外侧则设有环形散热槽1.13，便于ASE光源外壳内各器件的散热。

如图3和图4所示，外壳的顶盖2为圆筒形盖板，厚约5mm，顶盖2的圆筒内侧设有电路板固定螺孔2.3，用于固定上述ASE光源的电路部分。此外，顶盖2的圆筒内侧还沿圆周均匀设有与上述底座凸台1.3对应的六个顶盖凸台2.2，每一顶盖凸台2.2上开有固定孔2.1，用于通过螺栓将底座1与顶盖2固定。

为便于外壳内各光学器件的固定，以及光学器件与电路板的隔离，可设置若干固定片，本实施例采用了由薄钢片制成的第一固定片3和第二固定片4，它们分别包括半圆槽3.1、4.1和固定孔3.2、4.2，其厚度约0.5mm，第一固定片3和第二固定片4的区别仅在于半圆槽3.1、4.1的长度和/或个数不同。半圆槽3.1、4.1覆盖住相应器件，通过固定孔3.2、4.2将其固定在底座1上。

为便于光源的防尘和防潮，底座1与顶盖2之间可密封处理，在螺孔处、出纤孔1.10、电源线出线孔1.11以及底座1与顶盖2之间的缝隙处用无水胶密封，在外壳内充入氮气等惰性气体。

本发明的ASE光源在装配时，首先装配光路部分。依次将泵浦激光器5尾纤、波分复用器6尾纤、光纤环圈7、法拉第旋镜8尾纤、光纤隔离器9尾纤盘绕、熔接之后，将各光学器件放置在底座1相应的槽体内，并用螺丝及第一固定片3、第二固定片4固定，在泵浦激光器5底部、固定片3、4与光学器件之间均填充一些无水导热胶，既有利于导热，又起一定的缓冲作用，减小震动对整个ASE光源的影响。各光学器件的尾纤和光纤环圈7需点胶固定，光纤环圈7位于底座凸台1.3下并均匀地固定4~6个点即可，以防光纤松散、脱落。光隔离器9出纤端的光纤需套上内径略大于光纤直径的套管，并从底座1侧壁的出纤孔1.10引出。光路部分装配完毕后，装配电路部分。在元器件表面刷一层透明的防水胶以防尘、防潮。在电路板没有元器件的一面涂一层绝缘、导热性能好地硅胶，并紧贴在顶盖2内侧盖板上，然后用带垫圈的螺丝固定电路板，以利于电路板散热。将泵浦激光器5引脚通过导线焊接到电路板上，并将电路板的两根电源引线，从底座1侧壁的电源线出线孔1.11引出。固定好电路板后，用螺丝将底座1和顶盖2组装成一个整体，经烘箱烘烤、去水、充入氮气、密封、检测等工序后，即装配完成。

本发明的核心在于将ASE光源的外壳设计成底座1与顶盖2的分离式结构，以利于装配等，并采用细径光纤绕制而成的无骨架光纤环圈，从而使整个光源体积小、重量轻，且抗震性能和温度稳定性提高。所以，其保护范围并不限于上述实施例。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的范围和精神，例如：光路部分各器件的规格及连接方式不限于实施例所述，采用如申请号为201110208928.5的专利申请中另一种连接方式或其它常规方式也是可行的；绕制光纤环圈7的还可以是包层直径40μm、60μm的光纤等；底板1.1外侧的散热槽1.13还可以是条形槽等；固定片的个数及形状也可根据光学器件的分布和形状相应调整；底座1和顶盖2还可采用卡扣连接等其它可拆卸连接方式；密封的惰性气体也不限于氮气等；倘若这些改动和变形属于本发明权利要求及其等同技术的范围内，则本发明也意图包含这些改动和变形在内。

Claims (8)

1.一种ASE光源，包括外壳，以及固定在外壳内的光路部分和电路部分，其特征在于：所述外壳包括可拆卸连接的底座（1）和顶盖（2），所述光路部分设置于底座（1）内侧，所述电路部分设置于顶盖（2）内侧；所述光路部分包括泵浦激光器（5）、波分复用器（6）、光纤环圈（7）、法拉第旋镜（8）和光隔离器（9），所述光纤环圈（7）为由包层直径30~80μm的光纤绕制而成的无骨架光纤环圈；所述底座（1）包括底板（1.1），底板（1.1）内侧设有圆筒（1.2）；所述圆筒（1.2）内壁设置有若干底座凸台（1.3），用于固定光纤环圈（7）；所述圆筒（1.2）内部的底板（1.1）表面布置有若干槽体，用于容纳光路部分的各光学器件；所述圆筒（1.2）侧壁开有孔或者槽，用于光纤和电源线的引出。

2.根据权利要求1所述的一种ASE光源，其特征在于：所述槽体包括激光器安装槽（1.5）、法拉第旋镜安装槽（1.6）、光隔离器安装槽（1.7）和波分复用器安装槽（1.8）。

3.根据权利要求1所述的一种ASE光源，其特征在于：所述底板（1.1）的外侧设有散热槽（1.13）。

4.根据权利要求3所述的一种ASE光源，其特征在于：所述散热槽（1.13）为环形槽或者条形槽。

5.根据权利要求1所述的一种ASE光源，其特征在于：它还包括若干固定片，固定片设置于槽体上方，用于固定相应槽体内的光学器件。

6.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的一种ASE光源，其特征在于：所述顶盖（2）为圆筒形盖板，顶盖（2）的圆筒内侧设有电路板固定螺孔，用于固定ASE光源的电路部分。

7.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的一种ASE光源，其特征在于：所述底座（1）和顶盖（2）为螺栓连接。

8.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的一种ASE光源，其特征在于：所述底座（1）和顶盖（2）为密封连接，且底座（1）和顶盖（2）形成的密封空间内充有惰性气体。

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