CN113485034A - 一种光纤光栅的调谐装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种光纤光栅的调谐装置,包括壳体、啁啾光纤光栅、导热板、至少五个温控组件和主控电路板,壳体在光路方向相对的两端贯穿设置有穿孔,导热板设置在腔室内,导热板沿光路方向设置有放置槽,啁啾光纤光栅沿光路方向地布置并设置在放置槽内,啁啾光纤光栅穿出穿孔;温控组件的数量为奇数,温控组件与导热板连接并沿导热板均匀分布;温控组件包括温度传感器和半导体制冷片,导热板在相对于放置槽的背侧具有底面,半导体制冷片与底面邻接,温度传感器靠近于半导体制冷片并与导热板邻接;温度传感器和半导体制冷片与主控电路板连接。管理光纤光栅不同位置的温度,实现更为精准的温度调控,以获取更为精确的色散调谐。
Description
技术领域
本发明涉及光学设备领域,尤其涉及一种光纤光栅的调谐装置。
背景技术
色散是光纤光栅中一个核心参数,它表征了波长与传播速度的关系,在光纤通信系统中,需要减少色散以保证光信号在传输过程中不出现误码和失真。
在光纤啁啾脉冲放大(FCPA)技术中,只有实现色散的合理补偿才能获得近傅里叶变换极限的超短脉冲,一般的光纤激光传输系统解决二阶色散的匹配问题即可,而在超高速光纤通信以及脉冲宽度达到百飞秒以下的激光放大系统还需要考虑更高阶尤其是三阶色散的影响,通过改变光纤光栅的色散量,弥补系统中其他器件及光纤材料引入的色散,实现整体色散的补偿,才能达到系统最佳工作性能。
对于色散调谐,一旦光纤光栅器件制作完成,本征色散量随即确定,但可以通过改变外界环境以改变光栅的色散参数,常用的方式包括拉力调谐、压力调谐与温度调谐等。利用拉力和压力调节光栅时响应速度快,但容易对光纤造成损伤,从而影响器件的长期稳定性。而利用温度调谐可以缓慢改变光纤光栅的折射率,同时不引入额外损耗,是一种更为合适的调控方案。
发明内容
本发明的目的是提供一种实现光纤光栅的三阶色散精确调谐的光纤光栅的调谐装置。
为了实现本发明目的,本发明提供一种光纤光栅的调谐装置,包括壳体、啁啾光纤光栅和导热板,壳体围成相对密闭的腔室,壳体在光路方向相对的两端贯穿设置有穿孔,导热板设置在腔室内,导热板沿光路方向设置有放置槽,啁啾光纤光栅沿光路方向地布置并设置在放置槽内,啁啾光纤光栅穿出穿孔;调谐装置还包括设置在腔室内的至少五个温控组件和主控电路板,温控组件的数量为奇数,温控组件与导热板连接并沿导热板均匀分布;温控组件包括温度传感器和半导体制冷片,导热板在相对于放置槽的背侧具有底面,半导体制冷片与底面邻接,温度传感器靠近于半导体制冷片并与导热板邻接;温度传感器和半导体制冷片与主控电路板连接。
更进一步的方案是,导热板在靠近每个半导体制冷片的位置设置有温度检测槽,温度检测槽靠近于放置槽,温度传感器设置在温度检测槽内。
更进一步的方案是,温度传感器的引脚和半导体制冷片的引脚位于同一侧上,主控电路板位于导热板的侧部,温度传感器的引脚和半导体制冷片的引脚与主控电路板连接。
更进一步的方案是,壳体的外壁设置有连接窗口,主控电路板上设置有通讯接口,通讯接口位于连接窗口处。
更进一步的方案是,壳体在腔室内设置有限位槽,主控电路板安装在限位槽内。
更进一步的方案是,温控组件的数量为七个。
更进一步的方案是,壳体在腔室内设置有至少五个安装槽,安装槽沿光路方向排布,半导体制冷片位于安装槽中并与安装槽邻接。
更进一步的方案是,壳体在腔室内的底壁设置有安装台,安装槽均位于安装台的顶面上。
更进一步的方案是,壳体包括底座和盖体,盖体盖合底座并围成腔室。
更进一步的方案是,底座在光路方向的侧壁设置有第一半孔,盖体在光路方向的侧壁设置有第二半孔,第一半孔和第二半孔构成穿孔。
本发明的有益效果是,在相对密闭的腔室内设置啁啾光纤光栅、导热板、温控组件和主控电路板,继而可在相对稳定的环境内进行温度调控,并且利用奇数数量的温控组件均匀分布,继而管理光纤光栅不同位置的温度,可以获得所需的色散参量曲线,进而实现光纤光栅的三阶色散调谐,且利用位于中间的半导体制冷片的温度调控,继而可实现温度曲线的中部波峰或波谷控制,继而实现更为精准的温度调控,以获取更为精确的色散调谐。
另外,通过将主控电路板也设置在腔体,并与多个温度传感器和半导体制冷片连接,从而提高调谐装置的系统集成度,且组装方便可靠,另外通过相对密闭的底座和盖体的组合,继而抗环境干扰能力强。
附图说明
图1是本发明光纤光栅调谐装置实施例的结构图。
图2是本发明光纤光栅调谐装置实施例的分解图。
图3是本发明光纤光栅调谐装置实施例中底座的结构图。
图4是本发明光纤光栅调谐装置实施例中温控组件的配合示意图。
图5是本发明光纤光栅调谐装置实施例中垂直于光路方向的剖视图。
图6是本发明光纤光栅调谐装置实施例中沿光路方向的剖视图。
图7是本发明光纤光栅调谐装置实施例中在不同温度分布下的三阶色散测量示意图。
以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
具体实施方式
参照图1至图6,本案光纤光栅的调谐装置包括壳体1、啁啾光纤光栅10、导热板21、七个温控组件和主控电路板22,壳体1包括底座12和盖体11,盖体11盖合底座12并围成相对密闭的腔室14,壳体1在光路方向相对的两端贯穿设置有穿孔13,具体地,底座12在光路方向的侧壁设置有第一半孔,盖体11在光路方向的侧壁设置有第二半孔,第一半孔和第二半孔构成穿孔13,穿孔13处可设置密封橡胶件。
七个温控组件、主控电路板22和导热板21均设置在腔室14内,壳体1在腔室14内的底壁设置有安装台122,安装台122的顶面上设置七个安装槽123,多个安装槽123沿光路方向排布,温控组件包括温度传感器24和半导体制冷片23,半导体制冷片23位于安装槽123中并与安装槽123邻接。
导热板21位于半导体制冷片23的上方,导热板21沿光路方向设置有放置槽211,导热板21在相对于放置槽211的背侧具有底面,半导体制冷片23与底面邻接,导热板21在靠近每个半导体制冷片23的位置设置有温度检测槽,温度检测槽靠近于放置槽211,温度传感器24设置在温度检测槽内,温度传感器24的引脚和半导体制冷片23的引脚位于同一侧上。在厚度方向上,温度传感器24位于半导体制冷片23和放置槽211之间,继而沿光路方向排布的多个温度传感器24能够检测导热板21沿光路方向的温度分布。
主控电路板22位于导热板21的侧部,温度传感器24的引脚和半导体制冷片23的引脚与主控电路板22连接,壳体1在腔室14内设置有限位槽124,主控电路板22安装在限位槽124内,壳体1的外壁设置有连接窗口121,主控电路板22上设置有通讯接口221,通讯接口221位于连接窗口121处。
啁啾光纤光栅10沿光路方向地布置并设置在放置槽211内,啁啾光纤光栅10的两端分别穿出两端的穿孔13,且啁啾光纤光栅10穿过位于穿孔13处的密封橡胶件。
基于光纤光栅的温度特性,环境温度的变化将导致光纤有效折射率和光栅周期变化,进而引起光栅的反射波长变化,光纤光栅的Bragg波长由公式λB=2neff·Λ表示,式中Λ为光栅周期,neff为光栅区域的纤芯有效折射率,两者均与温度有关,光纤光栅的色散参量由如下公式
表示,式中L为光栅长度,τ(λ)是与波长相关的时延函数。
当温度升高时,光纤光栅的时延曲线向长波方向漂移,色散参量D增大,当温度降低时,光纤光栅的时延曲线向短波方向漂移,色散参量D减小。因此,当光纤光栅不同位置的Bragg波长发生变化时,光栅的反射谱和色散参量D的分布在波长方向上会发生改变。由如下公式
可知,光纤光栅的三阶色散β3也将随之发生变化。通过获取温度传感器的检测温度,以及通过对多个半导体制冷片的控制,继而实现管理光纤光栅不同位置的温度,可以获得所需的色散参量曲线,如图7所示,图中虚线的为室温分布,实线为高斯型温度分布,进而实现光纤光栅的三阶色散调谐。
上述方案只是本案的较佳实施例,在实际应用中可具有更多变化,例如将温控组件设置为5、7、9…等奇数,便可实现管理光纤光栅不同位置的温度,进而实现光纤光栅的三阶色散调谐。另外除了将引脚直接与主控电路板连接外,可以采用导线连接,其同样可以实现对温度的控制和检测。
由上可见,在相对密闭的腔室内设置啁啾光纤光栅、导热板、温控组件和主控电路板,继而可在相对稳定的环境内进行温度调控,实现光纤光栅的三阶色散调谐,且利用位于中间的半导体制冷片的温度调控,继而可实现温度曲线的中部波峰或波谷控制,继而实现更为精准的温度调控,以获取更为精确的色散调谐。
Claims (10)
1.一种光纤光栅的调谐装置,包括壳体、啁啾光纤光栅和导热板,所述壳体围成相对密闭的腔室,所述壳体在光路方向相对的两端贯穿设置有穿孔,所述导热板设置在所述腔室内,所述导热板沿所述光路方向设置有放置槽,所述啁啾光纤光栅沿所述光路方向地布置并设置在所述放置槽内,所述啁啾光纤光栅穿出所述穿孔;
其特征在于:
所述调谐装置还包括设置在所述腔室内的至少五个温控组件和主控电路板,所述温控组件的数量为奇数,所述温控组件与所述导热板连接并沿所述导热板均匀分布;
所述温控组件包括温度传感器和半导体制冷片,所述导热板在相对于所述放置槽的背侧具有底面,所述半导体制冷片与所述底面邻接,所述温度传感器靠近于所述半导体制冷片并与所述导热板邻接;
所述温度传感器和所述半导体制冷片与所述主控电路板连接。
2.根据权利要求1所述的调谐装置,其特征在于:
所述导热板在靠近每个所述半导体制冷片的位置设置有温度检测槽,所述温度检测槽靠近于所述放置槽,所述温度传感器设置在所述温度检测槽内。
3.根据权利要求2所述的调谐装置,其特征在于:
所述温度传感器的引脚和所述半导体制冷片的引脚位于同一侧上,所述主控电路板位于所述导热板的侧部,所述温度传感器的引脚和所述半导体制冷片的引脚与所述主控电路板连接。
4.根据权利要求3所述的调谐装置,其特征在于:
所述壳体的外壁设置有连接窗口,所述主控电路板上设置有通讯接口,所述通讯接口位于所述连接窗口处。
5.根据权利要求4所述的调谐装置,其特征在于:
所述壳体在所述腔室内设置有限位槽,所述主控电路板安装在所述限位槽内。
6.根据权利要求1所述的调谐装置,其特征在于:
所述温控组件的数量为七个。
7.根据权利要求1至6任一项所述的调谐装置,其特征在于:
所述壳体在所述腔室内设置有至少五个安装槽,所述安装槽沿所述光路方向排布,所述半导体制冷片位于所述安装槽中并与所述安装槽邻接。
8.根据权利要求7所述的调谐装置,其特征在于:
所述壳体在所述腔室内的底壁设置有安装台,所述安装槽均位于所述安装台的顶面上。
9.根据权利要求1至6任一项所述的调谐装置,其特征在于:
所述壳体包括底座和盖体,所述盖体盖合所述底座并围成所述腔室。
10.根据权利要求9所述的调谐装置,其特征在于:
所述底座在所述光路方向的侧壁设置有第一半孔,所述盖体在所述光路方向的侧壁设置有第二半孔,第一半孔和所述第二半孔构成所述穿孔。
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