CN109375314B - 一种可调光纤衰减器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可调光纤衰减器,属于光通信技术领域。所述可调光纤衰包括调温装置、导热件和保温体,所述调温装置与所述导热件紧密设置,所述导热件中设有供光纤穿入并穿出的容置孔洞,所述保温体包围所述调温装置和所述导热件,并使得所述调温装置散热部位暴露在外。本发明既能实现光纤衰减的精准调节,又兼具结构简单、易于操控的特点。
Description
技术领域
本发明涉及光通信技术领域,特别涉及一种可调光纤衰减器。
背景技术
光衰减器是光通信系统中一种重要的光无源器件,主要作用为吸收或反射光能量,调节光通信系统中信号强度,或者评估系统损耗等各种实验中。目前常用的衰减器主要有固定衰减值光衰减器和可调衰减值光衰减器。固定光衰减器只能实现特定衰减,不能根据实际情况调节光信号强度;而市面上常见的可调光衰减器机械结构较为复杂,而且精度较差。
光纤弯曲时,会破坏光纤内部的全反射环境,导致光纤模式由传导模转化为辐射模,增加光纤的衰减,这部分附加衰减称为光纤宏弯损耗。光纤宏弯损耗会随着弯曲半径的减小而增加,并且会在包层-涂层与涂层-空气层间形成wispering-gallery mode(WG模),由于WG模的随机性导致光纤宏弯损耗的不确定性,但是增加光纤的弯曲圈数会有效的抑制光纤的WG模,稳定光纤宏弯损耗。
当光纤所处环境温度改变时,光纤的弯曲半径以及内部折射率会发生变化,从而导致光纤宏弯损耗的改变,具体如下:
上式中,a为纤芯半径,U、W为光纤归一化横向传播常数,β为传播常量,R为弯曲半径,v是角向量模式符号,2αe是单位长度功率损耗系数,α是弯曲损耗功率,△T是温度变化。随着环境温度的增加,光纤宏弯损耗逐渐减小,并且温度与宏弯损耗呈一一对应的关系。
发明内容
为了解决现有技术的问题,本发明实施例提供了一种可调光纤衰减器,既能实现光纤衰减的精准调节,又兼具结构简单、易于操控的特点。所述技术方案如下:
提供了一种可调光纤衰减器,包括调温装置、导热件和保温体,所述调温装置与所述导热件紧密设置,所述导热件中设有供光纤穿入并穿出的容置孔洞,所述保温体包围所述调温装置和所述导热件,并使得所述调温装置散热部位暴露在外。
优选地,所述调温装置为换热器,和/或,所述导热件为导热金属块,和/或,所述保温体为设有保温材料的具有上部开口的腔体。
优选地,所述调温装置为半导体制冷器,所述导热件为导热铜块,所述调温装置置于上层,所述导热件与位于下层的所述调温装置的紧密贴合,在所述调温装置、所述导热件与所述保温体之间的空间填充所述保温材料。
优选地,所述调温装置、所述导热件与填充所述保温材料的所述保温体之间是全密封的。
优选地,所述调温装置横向宽度大于所述导热件的横向宽度。
优选地,所述容置孔洞包括直通型孔洞和使光纤在所述导热件内可缠绕打圈的环形孔洞。
优选地,所述容置孔洞内设有用于固定光纤的第一导热胶件。
优选地,所述调温装置暴露在外的散热部位设有散热片。
优选地,所述散热片与所述调温装置之间通过第二导热胶件粘合,和/或,所述调温装置与所述导热件之间通过第三导热胶件粘合。
优选地,所述调温装置连接有位于所述保温体外部的控制器。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是:
1、根据表征光纤衰减的光纤宏弯损耗与温度之间的对应关系,通过设置供光纤穿入并穿出的导热件、对光纤环境温度进行调节的调温装置,以及对内部导热件和调温装置进行保温的保温体,通过调节光纤的环境温度,实现了对光纤衰减的自由调节;
2、另外,由于用于安置光纤的导热件以及位于外围的保温体,保障光纤的环境温度能够实现更为精准的调节,从而实现光纤衰减的精准调节;
3、并且,此种可调光纤衰减器,相对于现有技术的可调光衰减器机械结构,结构更为简单,同时具有调节精度高、可自动调节的优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的可调光纤衰减器剖切结构示意图;
图2是本发明实施例提供的可调光纤衰减器俯视结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
需要说明的是,本发明关于“横向”等方向上的描述均是基于附图所示的方位或位置的关系定义的,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所述的装置必须以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个以上,除非另有明确具体的限定。
本发明实施例提供的可调光纤衰减器,根据表征光纤衰减的光纤宏弯损耗与温度之间的对应关系,通过设置供光纤穿入并穿出的导热件、对光纤环境温度进行调节的调温装置,以及对内部导热件和调温装置进行保温的保温体,能够通过调节光纤的环境温度,实现对光纤衰减的自由调节,并且由于用于安置光纤的导热件以及位于外围的保温体,保障光纤的环境温度能够实现更为精准的调节,从而实现光纤衰减的精准调节。此种可调光纤衰减器,相对于现有技术的可调光衰减器机械结构,结构更为简单,并且还具有调节精度高、可自动调节的优点,因此可在光纤技术领域进行广泛应用和推广。
下面结合具体实施例及附图,对本发明实施例提供的可调光纤衰减器作详细描述。
图1是本发明实施例提供的可调光纤衰减器剖切结构示意图。图2是本发明实施例提供的可调光纤衰减器俯视结构示意图,并显示了部分剖面结构。
如图1和图2所示,本发明实施例提供的可调光纤衰减器包括调温装置1、导热件2和保温体3,调温装置1与导热件2紧密设置,导热件2中设有供光纤穿入并穿出的容置孔洞4,保温体3包围调温装置1和导热件2形成一个内部密封的整体,并使得调温装置1散热部位暴露在外。其中,调温装置1用于对进行待调节光纤的环境温度进行温度变换和调节,待调节光纤的光纤段通过容置孔洞4装入导热件2,光纤段的末端从导热件2穿出,用于与光通信系统连接。由于导热2与包围调温装置1、导热件2的保温体3的存在,能够在环境温度变换的同时,实现保温效果,使得对温度调节的控制更灵敏和精准,从而也就保障了对光纤衰减调节的准确度。这里,调温装置1的散热部位,可以是调温装置1中散热部件或散热端的局部或散热面,只要能将调温装置1用于散热的部位暴露在空气中以实现自然散热即可,本发明实施例不对其加以特别限制。
优选地,调温装置1采用能够能量交换的换热器,兼具制冷和加热功能,以达到温度调节的目的,进一步优选地,调温装置1采用半导体制冷器(TEC,Thermo ElectricCooler),半导体制冷器又称为热电制冷器,以半导体的泊尔帖效应为基础实现能量转换过程,TEC制冷系统结构简单,无需制冷剂,控制灵活,控制精度高,而且制冷加热过程可以自由切换,从而能够实现优异的调温和控温功能。另外,优选地,导热件2采用导热金属块,进一步优选地,导热件2采用导热铜块,使得具有良好的导热效果,还可以采用如导热铝块等其他可能的导热金属块,本发明实施例不对其加以特别限制。具体结构设置优选地采用以下方式:
采用半导体制冷器的调温装置1置于上层,采用导热铜块的导热件2与位于邻近下层的调温装置1紧密贴合,在调温装置1、导热件2与保温体3之间的空间填充保温材料5。
另外优选地,上述的调温装置1、导热件2与填充保温材料5的保温体3之间是全密封的,即调温装置1与导热件2之间密封设置,导热件2与填充保温材料5的保温体3密封设置,填充保温材料5与保温体3之间密封设置,调温装置1、导热件2与保温体3的接触部位也是密封设置的,使得整个衰减器具有更为优异的保温效果。这里,保温材料5优选地采用具有良好保温效果的聚氨酯材料,还可以采用现有技术中可能的保温材料,本发明实施例不对其加以特别限制。
另外优选地,调温装置1横向宽度大于导热件2的横向宽度,这样的设置方式既避免了导热件2不必要部位的暴露,降低导热件2传热过程的热损失,又使得调温装置1足够大的散热部位体积或面积,以保障更为良好的散热性。
另外优选地,如图2所示,容置孔洞4包括直通型孔洞41和/或使光纤在导热件2内可缠绕打圈的环形孔洞42,这样,在一优选实施方式中,进行光纤的衰减调节时,可以通过对光纤进行缠绕打圈,增加光纤的宏弯损耗,并且抑制WG模,进一步提高衰减器的可调性和调节灵活性。优选地,为了较好的固定装入容置孔洞4的光纤段,置孔洞4内设有用于固定光纤(即光纤段)的第一导热胶件(图中未示出),优选地第一导热胶件采用兼具优良导热性和粘合性的导热银胶。至于第一导热件在容置孔洞4内的设置方式或设置位置,只要其能实现上述的固定光纤目的,本发明实施例不对其加以特别限制。另外优选地,容置孔洞4可以通过铸造工艺在导热件2内铸出直通型孔洞41和环形孔洞42。
另外优选地,调温装置1暴露在外的散热部位设有散热片6,散热片6优选地采用格栅状或梳状结构的散热片,从而进一步提高调温装置1的散热性。
为了进一步提高衰减器整个装饰的密封性和保温效果,散热片6与调温装置1之间通过第二导热胶件(图中未示出)粘合,和/或,调温装置1与导热件2之间通过第三导热胶件(图中未示出)粘合。
另外优选地,调温装置1连接有位于保温体3外部的控制器7,用以对调温装置1的温度调节过程进行控制,例如根据所需衰减,设定相应温度即可,或者进行其他可能的控制器功能设置,以便实现对整个衰减器的自动化控制甚至智能控制。
下面结合一个应用实例,对本发明实施例提供的可调光纤衰减器作进一步解释。
可调光纤衰减器的导热铜块上环形孔洞的直径为15mm,取一段G.652D光纤,沿环形孔洞绕10圈,增加常温下光纤宏弯损耗,并且抑制WG模。光纤段末端沿两个直通型孔洞从导热铜块伸出。利用导热银胶将TEC冷端与导热铜块上表面相贴合,保证铜块与TEC间隙均匀,利用同样的方式将散热片和TEC热端结合。保温体内安装具有较好保温性能的聚氨酯,其形状可以保证与导热铜块、TEC契合,并且留有TEC引脚和光纤段的通道。将保温体、散热片及TEC等组装并固定,将光纤段和TEC引脚从通道中穿过,TEC引脚连接控制器,用以控制其温度,温度调节范围15℃~75℃,调节精度±0.1℃,根据所需衰减,设定相应温度即可。将衰减器通过光纤耦合进光通信系统中,即可实现对整个系统的衰减调节。
需要说明的是:上述实施例提供的可调光纤衰减器在实施衰减调节功能时,仅以上述各功能模块的划分进行举例说明,实际应用中,可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成,即将装置的内部结构划分成不同的功能模块,以完成以上描述的全部或者部分功能。
上述所有可选技术方案,可以采用任意结合形成本发明的可选实施例,在此不再一一赘述。
综上所述,本发明实施例提供的可调光纤衰减器,相比现有技术,具有以下
有益效果:
1、根据表征光纤衰减的光纤宏弯损耗与温度之间的对应关系,通过设置供光纤穿入并穿出的导热件、对光纤环境温度进行调节的调温装置,以及对内部导热件和调温装置进行保温的保温体,通过调节光纤的环境温度,实现了对光纤衰减的自由调节;
2、另外,由于用于安置光纤的导热件以及位于外围的保温体,保障光纤的环境温度能够实现更为精准的调节,从而实现光纤衰减的精准调节;
3、并且,此种可调光纤衰减器,相对于现有技术的可调光衰减器机械结构,结构更为简单,同时具有调节精度高、可自动调节的优点。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成,也可以通过程序来指令相关的硬件完成,所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中,上述提到的存储介质可以是只读存储器,磁盘或光盘等。
尽管已描述了本申请实施例中的优选实施例,但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念,则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以,所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请实施例中范围的所有变更和修改。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (8)
1.一种可调光纤衰减器,其特征在于,包括调温装置、导热件和保温体,所述调温装置与所述导热件紧密设置,所述导热件中设有供光纤穿入并穿出的容置孔洞,所述保温体包围所述调温装置和所述导热件,并使得所述调温装置散热部位暴露在外,所述容置孔洞包括直通型孔洞和使光纤在所述导热件内可缠绕打圈的环形孔洞,所述容置孔洞内设有用于固定光纤的第一导热胶件,进行光纤的衰减调节时,通过对光纤进行缠绕打圈,增加光纤的宏弯损耗,并且抑制WG模,提高衰减器的可调性和调节灵活性。
2.根据权利要求1所述的衰减器,其特征在于,所述调温装置为换热器,和/或,所述导热件为导热金属块,和/或,所述保温体为设有保温材料的具有上部开口的腔体。
3.根据权利要求2所述的衰减器,其特征在于,所述调温装置为半导体制冷器,所述导热件为导热铜块,所述调温装置置于上层,所述导热件与位于下层的调温装置紧密贴合,在所述调温装置、所述导热件与所述保温体之间的空间填充所述保温材料。
4.根据权利要求3所述的衰减器,其特征在于,所述调温装置、所述导热件与填充所述保温材料的所述保温体之间是全密封的。
5.根据权利要求3或4任一项所述的衰减器,其特征在于,所述调温装置横向宽度大于所述导热件的横向宽度。
6.根据权利要求1至4任一项所述的衰减器,其特征在于,所述调温装置暴露在外的散热部位设有散热片。
7.根据权利要求6所述的衰减器,其特征在于,所述散热片与所述调温装置之间通过第二导热胶件粘合,和/或,所述调温装置与所述导热件之间通过第三导热胶件粘合。
8.根据权利要求1至4任一项所述的衰减器,其特征在于,所述调温装置连接有位于所述保温体外部的控制器。
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