CN106033864B - 多级光纤放大器 - Google Patents
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Abstract
一种多级光纤放大器，包括盒体、设于盒体内的第一隔板、第二隔板和多个光纤器件；第一隔板和第二隔板将盒体内部分隔成第一收容腔、第二收容腔和第三收容腔，第一隔板和盒体固定连接，第二隔板和第一隔板转动连接，第二隔板可翻转；多个光纤器件分别安装于第一收容腔、第二收容腔和第三收容腔。上述多级光纤放大器，将所有与光纤放大有关的光纤器件都集成到盒体内，体积小，节约空间，尺寸较大的光纤器件和需要电控的光纤器件放到第一收容腔，电路和光纤分开处理，尺寸较小的光纤器件放置在第二收容腔和第三收容腔，实现了部件化结构，第二隔板采用翻页结构，将第二隔板翻开就可以对第二收容腔内光纤器件进行维护，安装维护较为方便。
Description
技术领域
本发明属于激光设备技术领域，具体涉及一种多级光纤放大器。
背景技术
光纤激光器因其光束质量、光传递特性、可靠性和体积大小等都比固体激光器占有优势，在通信、医疗、军事、工业加工、光信息处理和激光印刷等领域具有广泛的应用。
多级光纤放大是光纤激光器重要的环节，每级放大结构中光纤隔离器、分束器、半导体激光器、波分复用器或泵浦合束器和增益光纤等依次连接，为保证放大系统的工作稳定性，各个光纤器件的光纤之间采用熔接方式连接。
然而，传统的多级光纤放大系统的光纤器件多，尾纤多，连接关系复杂，安装维护困难。
发明内容
鉴于此，有必要提供了一种安装维护较为方便的多级光纤放大器。
一种多级光纤放大器，包括盒体、设于所述盒体内的第一隔板、第二隔板和多个光纤器件；
所述第一隔板和所述第二隔板将所述盒体内部分隔成第一收容腔、第二收容腔和第三收容腔，所述第一隔板和所述盒体固定连接，所述第二隔板和所述第一隔板转动连接，所述第二隔板可翻转；
所述多个光纤器件分别安装于所述第一收容腔、所述第二收容腔和所述第三收容腔。
在其中一个实施例中，所述盒体包括第一盖板、第二盖板和侧壁，所述侧壁设于所述第一盖板和所述第二盖板之间且连接所述第一盖板和所述第二盖板，所述第一隔板靠近所述第一盖板，所述第二隔板靠近所述第二盖板；
所述第一隔板通过第一支撑组件和所述盒体固定连接，所述第一支撑组件包括两块支撑板，两块所述支撑板分别固定设于所述第一盖板的两端，所述第一隔板的两端分别和两块所述支撑板固定连接；
所述第二隔板通过第二支撑组件和所述第一隔板转动连接，所述第二支撑组件包括支撑块和转轴，所述支撑块固定设于所述第一隔板的两端的同侧边缘，所述支撑块开设有通孔，所述转轴的一端和所述第二隔板固定连接，所述转轴的另一端设于所述通孔内，所述第二隔板通过所述转轴可翻转。
在其中一个实施例中，所述侧壁上开设有第一缺口。
在其中一个实施例中，所述侧壁设有限位件，所述限位件用于限制所述第二隔板的翻转角度。
在其中一个实施例中，所述多个光纤器件包括大功率光纤隔离器、光纤盘、单模激光二极管、多模激光二极管、声光调制器、两级单模激光二极管放大组件和两级多模激光二极管放大组件，所述大功率光纤隔离器、所述光纤盘、所述单模激光二极管、所述多模激光二极管和所述声光调制器安装于所述第一收容腔，所述两级单模激光二极管放大组件安装于所述第二收容腔，所述两级多模激光二极管放大组件安装于所述第三收容腔。
在其中一个实施例中，所述两级单模激光二极管放大组件包括波分复用器、分束器、小功率光纤隔离器和增益光纤。
在其中一个实施例中，所述两级多模激光二极管放大组件包括泵浦合束器、光纤熔点保护块和增益光纤。
在其中一个实施例中，所述多模激光二极管的底部设有水冷板。
在其中一个实施例中，所述多级光纤放大器还包括设于第一隔板上的多个光纤导向块和设于第二隔板上的多个光纤导向块，所述第一隔板上的部分所述光纤导向块首尾相对间隔设置且呈环形排列，所述第二隔板上的部分所述光纤导向块首尾相对间隔设置且呈环形排列。
在其中一个实施例中，所述第一隔板上开设有第二缺口。
上述多级光纤放大器，将多个光纤器件集成到一起，所有与光纤放大有关的光纤器件都集成到盒体内，体积小，光纤器件分别放置于第一收容腔、第二收容腔和第三收容腔，节约空间，尺寸较大的光纤器件和需要电控的光纤器件放到第一收容腔，电路和光纤分开处理，尺寸较小的光纤器件放置在第二收容腔和第三收容腔，实现了部件化结构，第二隔板采用翻页结构，将第二隔板翻开就可以对第二收容腔内的光纤器件进行维护，安装维护较为方便。
附图说明
图1为一实施方式的多级光纤放大器的分解结构示意图。
图2为图1所示的多级光纤放大器的部分结构的组合结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清晰，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，一实施方式的多级光纤放大器100包括盒体10、设于盒体10内的第一隔板20、第二隔板30和多个光纤器件。
盒体10包括第一盖板11、第二盖板12和和侧壁。侧壁设于第一盖板11和第二盖板12之间且连接第一盖板11和第二盖板12。侧壁上开设有第一缺口18。进一步的，侧壁包括依次首尾相接的第一侧板13、第二侧板14、第三侧板15和第四侧板16。第一侧板13和第三侧板15相对设置，第二侧板14和第四侧板16相对设置。具体的，第一缺口18开设于第一侧板13上。第二侧板14上连接有光纤法兰17和水管接头19。
第一隔板20通过第一支撑组件和盒体10固定连接。第一支撑组件包括两块支撑板24，两块支撑板24分别固定设于第一盖板11的两端。第一隔板20的两端分别和两块支撑板24固定连接。在本实施方式中，两块支撑板24、第二侧板14和第四侧板16平行设置。一块支撑板24和第二侧板14靠近，另一块支撑板24和第四侧板16靠近。
第二隔板30通过第二支撑组件和第一隔板20转动连接。第二支撑组件包括支撑块36和转轴32。支撑块36固定设于第一隔板20的两端的同侧边缘。在本实施方式中，支撑块36固定设于第一隔板20靠近第一侧板13的两端的同侧边缘。支撑块36开设有通孔(图未标)，转轴32的一端和第二隔板30固定连接，转轴32的另一端设于支撑块36的通孔内，第二隔板30通过转轴32可翻转。第一隔板20和第二隔板30之间还设有固定块26。请同时参考图2，固定块26将第一隔板20和第二隔板30分开形成容置空间，且第二隔板30用螺钉54固定到固定块26上。
请同时参考图2，盒体10的侧壁设有限位件38，限位件38用于限制第二隔板30通过转轴32进行翻转的翻转角度。具体的，限位件38可以为螺钉。
在本实施方式中，第一盖板11、第二盖板12、第一隔板20和第二隔板30平行设置。第一隔板20靠近第一盖板11，第二隔板30靠近第二盖板12。第一隔板20和第二隔板30将盒体10内部分隔成第一收容腔、第二收容腔和第三收容腔。即第一隔板20和第二隔板30将盒体10内部分隔成三层。在本实施方式中，第一收容腔对应盒体10的底层，第二收容腔对应盒体10的中间层，第三收容腔对应盒体10的上层。进一步的，在本实施方式中，第一隔板20的面积和第二隔板30的面积均小于第一盖板11的面积。即，第一盖板11和第二盖板12之间的部分空间未被第一隔板20和第二隔板30隔开。第一盖板11和第一隔板20之间的空间以及第一盖板11和第二盖板12之间的空间形成第一收容腔。第一隔板20和第二隔板30之间的空间形成第二收容腔。第二隔板30和第二盖板12之间的空间形成第三收容腔。
多级光纤放大器100的光纤器件多，多个光纤器件分别安装于第一收容腔、第二收容腔和第三收容腔。多个光纤器件之间的连接关系复杂，各层之间的光纤器件相互连接。第一隔板20上开设有第二缺口22。第二缺口22用于光纤走线。具体的，第一隔板20的一侧开设有三个第二缺口22。第一收容腔、第二收容腔和第三收容腔之间的光纤连接都从第一隔板20的第二缺口22走线，方便管理。同时使得第二隔板30翻转时不会影响到其他的光纤。
具体在本实施方式中，多级光纤放大器100共由四级放大器串联组成。大功率光纤隔离器41、光纤盘42、单模激光二极管43、多模激光二极管44、声光调制器45和两级单模激光二级管放大组件46和两级多模激光二级管放大组件47一起构成四级放大器。大功率光纤隔离器41是指功率范围大于1w的光纤隔离器。每级放大器中都有光纤隔离器、分束器、半导体激光器、波分复用器或泵浦合束器和增益光纤。
多级光纤放大器100中，尺寸较大的光纤器件和需要电控的光纤器件安装到第一收容腔，电路和光纤分开处理。尺寸较小的光纤器件安装到第二收容腔和第三收容腔。
在本实施方式中，大功率光纤隔离器41、光纤盘42、单模激光二极管43、多模激光二极管44和声光调制器45安装于第一收容腔。大功率光纤隔离器41和光纤盘42尺寸较大，安装到第一盖板11上，即安装到箱体10的底层。单模激光二极管43、多模激光二极管44和声光调制器(AOM)45尺寸较大且都需要电控，为便于走线，也都安装到第一盖板11上。所有电线都从第一侧板13的第一缺口18的位置出线。具体地，本实施方式中，单模激光二极管43和多模激光二极管44均为两个。
多模激光二极管44功率大，发热严重，需要进行散热。因此，在本实施方式中，多模激光二极管44的底部设有水冷板49。用水冷板49对多模激光二极管44散热，水冷板49需要跟外部水冷设备连接。
单模激光二极管放大组件46安装于第二收容腔。两级单模激光二级管放大组件46包括波分复用器(WDM)462、分束器464、小功率光纤隔离器466和增益光纤468等。小功率光纤隔离器466是指功率范围小于500mw的光纤隔离器。单模激光二极管放大组件46的各个光纤器件均粘贴到第一隔板20上。波分复用器462、分束器464和小功率光纤隔离器466的外形尺寸一致，为便于尾纤盘绕，采用平行放置，粘接到第一隔板20上。
两级多模激光二极管放大组件47安装于第三收容腔。两级多模激光二级管放大组件包括泵浦合束器472、光纤熔点保护块474和增益光纤476等。两级多模激光二级管放大组件47的各个光纤器件均固定设于第二隔板30上。
多级光纤放大器100还包括设于第一隔板20上的多个光纤导向块48和设于第二隔板30上的多个光纤导向块48。第一隔板20上的部分光纤导向块48首尾相对间隔设置且呈环形排列。第二隔板30上的部分光纤导向块48首尾相对间隔设置且呈环形排列。第一隔板20上和第二隔板30上的多个光纤导向块48，可以将各级放大器的盘纤位置隔开，各级放大器的光纤器件尾纤和增益光纤放到各自的盘纤位置上。
多级光纤放大器100与种子源激光器连接后，激光经多级放大由光纤头50输出，多级光纤放大器100与种子源激光器的光纤连接采用光纤法兰17连接，多级光纤放大器100内部光纤器件之间的光纤连接都采用熔接方式连接。
为保证多级光纤放大器100的工作稳定性，需要对各级放大器的工作状态进行监测。各级放大器留有光纤监测口与外部监控设备连接，当出现异常时，监控设备及时对种子源激光器、单模激光二级管43或多模激光二级管44做出相应的控制。单模激光二级管43、多模激光二级管44和声光调制器45都需要跟外部监控设备连接。整个多级光纤放大器100既有光纤接口，又有水路接口，还有电路接口。
光纤监测用光纤法兰17连接。水路用水管接头19连接。将两种快插式的接口布置到第二侧板14的一侧，电控线布置到从第一侧板13出线，光纤和电路分开，方便布线。
请同时参考图2，拆掉第二盖板12和第一侧板13，内部所有光纤器件都能拆卸。将大功率光纤隔离器41、光纤盘42和声光调制器(AOM)45的安装螺钉拆掉后，即可从上面取出。松开螺钉52，单模激光二级管43和多模激光二级管44可以从侧面抽出。松开螺钉54，第二隔板可以通过转轴32在通孔内转动进行翻转，由限位件38限位，即可对第二收容腔内的光纤器件进行维护。
上述多级光纤放大器100，将多级光纤放大集成到一起，所有与光纤放大有关的光纤器件都集成到盒体10内；体积小，光纤器件分三层放置，节约空间，尺寸较大的光纤器件和需要电控的光纤器件放到下层，电路和光纤分开处理，尺寸较小的光纤器件放置在中间层和上层，上层采用翻页结构，将上层翻开就可以对中间层进行维护；拆装方便，只需要打开第二盖板12和第一侧板13，所有的光纤器件都可以取出。每一级放大器的盘纤位置独立，各级放大器的维护互不影响；该装置与种子源激光器、各级放大监控设备以及水冷设备的连接都采用可插拔连接方式，便于拆卸，实现了部件化结构。
多级光纤放大器100集成性高，体积小，内部光纤连接线路清晰，光纤器件安装维护方便，与外部设备的连接简单快捷，实现了结构上的部件化。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种多级光纤放大器，其特征在于，包括盒体、设于所述盒体内的第一隔板、第二隔板和多个光纤器件；
所述第一隔板和所述第二隔板将所述盒体内部分隔成第一收容腔、第二收容腔和第三收容腔，所述第一隔板和所述盒体固定连接，所述第二隔板和所述第一隔板转动连接，所述第二隔板可翻转；
所述多个光纤器件分别安装于所述第一收容腔、所述第二收容腔和所述第三收容腔；
所述第二隔板通过第二支撑组件和所述第一隔板转动连接，所述第二支撑组件包括支撑块和转轴，所述支撑块固定设于所述第一隔板的两端的同侧边缘，所述支撑块开设有通孔，所述转轴的一端和所述第二隔板固定连接，所述转轴的另一端设于所述通孔内，所述第二隔板通过所述转轴可翻转。
2.如权利要求1所述的多级光纤放大器，其特征在于，所述盒体包括第一盖板、第二盖板和侧壁，所述侧壁设于所述第一盖板和所述第二盖板之间且连接所述第一盖板和所述第二盖板，所述第一隔板靠近所述第一盖板，所述第二隔板靠近所述第二盖板；
所述第一隔板通过第一支撑组件和所述盒体固定连接，所述第一支撑组件包括两块支撑板，两块所述支撑板分别固定设于所述第一盖板的两端，所述第一隔板的两端分别和两块所述支撑板固定连接。
3.如权利要求2所述的多级光纤放大器，其特征在于，所述侧壁上开设有第一缺口。
4.如权利要求2所述的多级光纤放大器，其特征在于，所述侧壁设有限位件，所述限位件用于限制所述第二隔板的翻转角度。
5.如权利要求1所述的多级光纤放大器，其特征在于，所述多个光纤器件包括大功率光纤隔离器、光纤盘、单模激光二极管、多模激光二极管、声光调制器、两级单模激光二极管放大组件和两级多模激光二极管放大组件，所述大功率光纤隔离器、所述光纤盘、所述单模激光二极管、所述多模激光二极管和所述声光调制器安装于所述第一收容腔，所述两级单模激光二极管放大组件安装于所述第二收容腔，所述两级多模激光二极管放大组件安装于所述第三收容腔。
6.如权利要求5所述的多级光纤放大器，其特征在于，所述两级单模激光二极管放大组件包括波分复用器、分束器、小功率光纤隔离器和增益光纤。
7.如权利要求5所述的多级光纤放大器，其特征在于，所述两级多模激光二极管放大组件包括泵浦合束器、光纤熔点保护块和增益光纤。
8.如权利要求5所述的多级光纤放大器，其特征在于，所述多模激光二极管的底部设有水冷板。
9.如权利要求1所述的多级光纤放大器，其特征在于，所述多级光纤放大器还包括设于第一隔板上的多个光纤导向块和设于第二隔板上的多个光纤导向块，所述第一隔板上的部分所述光纤导向块首尾相对间隔设置且呈环形排列，所述第二隔板上的部分所述光纤导向块首尾相对间隔设置且呈环形排列。
10.如权利要求1所述的多级光纤放大器，其特征在于，所述第一隔板上开设有第二缺口。
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