CN1181512A - 光学放大器封装装置 - Google Patents

Abstract

描述了一种光纤放大器封装装置。该封装装置包括一个光纤夹持器和一定数目的限定装置。光纤夹持器被设置在中心孔的周围。光纤夹持器包括一定数目的突出部分,用以防止光纤的脱离。限定装置用来安装固定光学放大器的光学元件。

Description

光学放大器封装装置

本发明涉及的是光纤放大器，特别是一种用于双泵浦掺铒光纤放大器(EDFA)的封装装置。

光纤放大器可以放大从电信号转变过来的光信号。它们常被设置在沿光纤的一定定距离上以补偿传输损耗。双泵浦搀铒光纤放大器(EDFA)是被广泛应用的光纤放大器中的一种，其结构如图1所示。

现在，参照图1，对双泵浦搀铒光纤放大器的结构和工作情况做一下描述。一个双泵浦搀铒光纤放大器包括一个输入连接器100，它将一根来自外部的输入光纤与一根位于光纤放大器内部的内光纤连接在一起。第一个光抽头104通过这根内光纤与输入连接器100相连。第一个光抽头104把以固定速率通过光纤接收的光信号分解，然后将分解信号提供给第一个光敏二极管110和第一个光隔离器112。

第一个光敏二极管110监控所接收信号的幅度。第一个光隔离器112把固定波长范围内的光信号从它的输入端传送到输出端。第一个光隔离器112还有阻止反转信号返回输入端的功能。因此第一个光隔离器112可以把第一个掺铒光纤产生的已被放大的自生发射(ASE)回流挡在身后，使输入光信号不至失真。

从第一个光隔离器112输出的光信号被加到第一个波分多路复用器120上。第一个泵浦激光二极管126连接在第一个波分多路复用器120的输出端，为第一个掺铒光纤116提供受激波长的光源。第一个波分多路复用器120在不同的输入端接收波长为1550nm的入射光和波长为980nm或1480nm的受激光源，并向一个光纤接线端提供输出。

第一个泵浦激光二极管126被用在许多功率放大器中。由于它能增大饱和输出，因此常被安置在通信设备发送端之前紧跟发送端的位置。饱和输出电流的增大通过放大伴有反向放大自生发射的大信号来实现，其强度要大于光纤放大器正向放大自生发射时的情况。

上面第一个波分多路复用器120的输出端与第二个光隔离器128相连。第二个光隔离器128的输出端与第二个波分多路复用器136相连。第二个光隔离器128与第一个光隔离器112的功能相同。第二个波分多路复用器136传送由第二个泵浦激光二极管134正向注入的具有受激波长的光源。它还向第二个掺铒光纤140传输入射光信号。

第二个泵浦激光二极管134被用在许多前置放大器中。它一般被设置在通信设备接收端之前紧跟接收端的位置。它使用波长为980nm的激光，具有相对较高的小信号增益和较低的噪声。

第二个波分多路复用器136的输出端向第二个掺铒光纤140提供波长为980nm的受激光源和波长为1550nm的入射光信号。由于掺有稀土元素铒(原子序数为68)，而这种元素在特定波段(800nm，980nm，1480nm等)具有较高的吸收率，并且在特定波段(1550nm)其光谱具有大约60nm的带宽扩展，因此掺铒的光纤116，140对入射光信号具有放大作用。

第二个掺铒光纤140的输出端与第三个光隔离器144相连。第三个光隔离器144与第二个光抽头148相连。第二个光抽头148的输出端通过一个输出连接器156与输出光纤相连。第三个光隔离器144挡住了由(或从)第二个光抽头148的连接部件或输出连接器156反射回来的反转光信号。第二个光抽头148接收从第三个光隔离器144传来的光信号，并把它分解成两种光信号，其中一种光信号通过输出连接器156传送到输出光纤，另一种光信号用来监控光输出信号。监控光信号由第二个光敏二极管152来监控。

光纤放大器的光学元件(即输入连接器，光抽头，光敏二极管，光隔离器，波分多路复用器，泵浦激光二极管和输出连接器)与相应的位于放大器两侧的输入光纤和输出光纤连接起来以后，各连接点，即接合点套有热收缩管102，106，108，114，118，122，124，130，132，138，142，146，154，150。另外接合点也可以镀上铝或不锈钢材料。

包括热收缩管在内，组装起来的双泵浦掺铒光纤放大器中光学元件个数共有25个。按传统封装方法，光学部件和电路安装在一个封装盒中，此封装盒的内部被设计成类似椭圆形轨道的形状。安装的结果是光隔离器波长多路转换器、光抽头和热收缩管被一个个排列在轨道上而没有任何固定装置。轨道绝缘之后，在光学元件和热收缩管上放一块海绵橡胶板从而把它们定位在盒子中。

由于光学元件和热收缩管没有固定在封装盒中，因此传统封装有一个缺点。这样，当盒子移动或翻转时，组装起来的光学元件就会摇动震荡。结果，与光学元件相连的每一个光纤就会受压变弯。这将反过来导致光学元件乃至整个光纤放大器自身性能的损坏。另一个缺点来源于封装盒内部轨道的布局。轨道自中心向下倾斜。这种布局意味着封装盒没有足够的空间来容纳具有两个泵浦结构的放大器的波分多路复用器、光抽头、光隔离器及热收缩管。而且光学元件沿轨道安装，光纤会被每一个光学元件牵制变弯，从而导致弯曲损耗。此外，由于部件在盒子中不固定，使光放大器的局部替换和整体改进变得更困难。因为光学元件无法在组装过程中快速安装，生产率也会下降。

因此，本发明目的在于提供一个能将光学放大器的元件固定在封装盒内预定位置上的装置，该装置能够保护光学元件和光纤在移动和震荡时免受损害。

据此，本发明为光纤放大器提供了一种封装装置。该放大器包括电路和掺铒的光纤，还包括至少一个泵浦二极管以及多个由接继起来的光纤连接在一起的光学元件。此封装装置包括：

一个含有中心区域的外壳，该中心区域用来容纳电路和一个或多个泵浦二极管。

一个围绕着外壳中心区域的光纤夹持器，用它可以把搀铒的光纤卡在中心区域的周围。

用来夹持光纤放大器光学元件及光纤接合点的装置。

较为可取地，外壳内的中心区域包括一个中心孔。光纤夹持器可以包括多个定位突出，以防止掺铒光纤从夹持器中脱离。光纤夹持器可以包括一个椭圆形轨道。光纤可以沿着轨道盘绕。

在光纤夹持器相对应的两侧，设置了一定数目的限制装置，用以夹持光纤放大器中的光学元件。在光纤夹持器的每一侧均设有两个含有预定曲率凹槽结构的夹持装置。凹槽被设置成彼此基本平行。

外壳的上缘可以做出一定数目的突出部分，以防止光纤向上运动。

外壳的四角还可以包含弯曲的导向壁，用以引导光纤并将其控制在外壳内壁的周围。

在光纤接合点有热收缩管保护的场所，封装装置较可取地包括了保护装置。此保护装置位于光纤夹持器相对应的两端，用来固定热收缩管。热收缩管定位支架可以包括两层，每层都含有一定数目的用来固定热收缩管的凹槽。热收缩管定位支架也可以包含圆形边缘，用以引导光纤并将其控制在外壳的周围。热收缩管定位支架还可以包含一定数目的弹性突起，从而使热收缩管的固定具有一定的弹性。热收缩管定位支架可以安装在导向柱上，以避免它与外壳脱离。

在没有热收缩管出现的场所，封装装置可以含有一定数目的排列在光纤夹持器周围的肋，用以夹持和固定光纤接合点。肋可以被安装在光纤夹持器的周围，两两呈对角排列。肋一般为L形。

封装装置还可以在外壳的每个角落包括一个定位止挡或紧固孔，用以将保护盖紧固到外壳上。

现在，通过举例的方法并参照附图对本发明进行描述，其中：

图1是传统双泵浦掺铒光纤放大器(EDFA)结构方框图。

图2是根据本发明的一个实施制成的用于固定光学元件的封装装置结构透视图。

图3是一个保护装置透视图，该保护装置位于图2所示的封装盒中，可以用来固定保护光纤接合点的热收缩管。

图4是图2的平面图。

图5说明了各元件在图2所示的封装盒中的布局。

图6是一个说明根据本发明另一个实施制成的封装装置结构的透视图。

图7是一个说明固定图6中热收缩管保护装置的透视图。

图8是图6的平面图。

图9说明了光学元件在图6的封装装置中的布局。

如图2和图4所示，本发明的封装盒10包括一个中心孔12。中心孔12用来容纳与放大器光学部件和电路部分相连的泵浦激光二极管126、134，除此之外还容纳光抽头104、148的监控连接器。绕着中心孔12设置了一个光纤夹持器14，用它可以把掺铒光纤116、140夹持在中心孔12的周围。光纤夹持器14被做成类似椭圆的形状，以减小安装时掺铒光纤116、140在弯曲表面附近区域的弯曲损耗。为了把掺铒光纤支撑固定在适当位置上，一定数目的定位突出16以规则间隔被设置在光纤夹持器14的上缘。这样，定位突出16便防止了掺铒光纤116、140从光纤夹持器14中脱落。

光纤夹持器14的上侧配置了第二个导向支架20a，用来安装和固定第二个光隔离器128。第二个导向支架20a被做成凹槽状且具有预定的曲率。第一个导向支架18也被做成凹槽状且有预定的曲率。第一个导向支架18被设置在第二个导向支架20a的一侧，用来安装和固定第一个光隔离器112。光纤夹持器14的下侧配有第三个导向支架24a，它也被做成凹槽状且具有预定的曲率。第三个导向支架24a安装和固定第一个和第二个光抽头104、148，以及第一个和第二个波分多路复用器120、136。第四个导向支架26a也做成凹槽状且具有预定的曲率。第四个导向支架26a被设置在第三个导向支架24a的一侧，用来安装和固定第三个光隔离器144。一定数目的倒L形定位肋22a，22b，22c，22d被设置在光纤夹持器14的周围，彼此呈对角排列。定位肋22a，22b，22c，22d夹持和固定从每一个光学元件伸出的输入端光纤和输出端光纤。

设置保护装置28是为了支撑和固定一定数目的热收缩管。保护装置28包括一定数目的被做成凹槽状定位支架30。如图3所示，保护装置28包括完全相同的两层，每层上都设有定位支架。保护装置28被设置在光纤夹持器的左、右两侧，并通过螺钉48固定在盒子10上。

如图5所示，设置在光纤夹持器14左侧的保护装置28将热收缩管138、142、146固定在第一层上，将热收缩管132、150、154固定在第二层上。同样，位于光纤夹持器右侧的保护装置28将热收缩管114、118、122、130固定在第一层上，将热收缩管102、106、108、124固定在第二层上。

另外，如果光学元件的输入端光纤和输出端光纤只是简单的连接在一起，并且接合点用的是铝或不锈钢材料镀层而并非热收缩管，这时上面提到的光学元件的输出端光纤和输入端光纤可以安装固定在定位肋22a、22b、22c、22d上。在这种情况下，光纤夹持器14的左、右两侧就不必设置保护装置28了。

封装盒10的四个角上设有保护盖紧固孔52。设置紧固孔52是为了将保护盖用螺钉牢牢地固定在封装盒10上。封装完毕后，保护盖保护光学元件免受外界的影响。封装盒10下部的一侧设有一个光纤输入通道54，相应的另一侧设有一个光纤输出通道56。

现在，把如何将双泵浦掺铒光纤放大器封装在按照本发明制成的封装盒中的方法描述一下。

将所有元件装配好以后得到一个配置图。通过把光学元件分成输入端和输出端并给它们确定如图5所示的特定的布局空间就可以把光学元件组装起来。首先按照上面的布图(图5)把光学元件(光纤，夹持器、保护装置、定位肋等)组装并固定在上述封装盒10内部的固定板上，并把输入端光纤和输出端光纤相应地连接在一起。然后再将套在接合点上起保护作用的热收缩管102、106、108、114、118、122、124、130、132、142、146、154、150固定在保护装置28上。这样就完成了光纤放大器的封装过程。

现在，将对根据本发明的封装盒10的第二种实施进行描述。

封装盒10包括一个中心孔12。中心孔12容纳着与光学部件、电路部分连接在一起的泵浦激光二极管126、134，以及光抽头104、148的监控连接器。封装盒10包括一个设置在中心孔12周围的光纤夹持器14，用以固定掺铒光纤116，140。为了在安装过程中减小掺铒光纤116、140弯曲表面附近的弯曲损耗，将光导纤维夹持器14做成类似椭圆的形状。为了把掺铒光纤116，140支撑固定在适当位置上，在光纤夹持器14的上缘设置了六个定位突出16。定位突出16防止光纤脱离夹持器14向上运动。

光纤夹持器的上面一侧备有第二个导向支架20b。第二个导向支架20b被做成凹槽状并具有预定的曲率。第二个导向支架20b安装固定着第三个光隔离器144。被安置在第二个导向支架20b一侧的第一个导向支架20a也被做成凹槽状且具有预定的曲率。第一个导向支架20a安装固定第二个光隔离器128。定位支架40被设置在第一个导向支架20a的一侧，用以安装固定第一个和第二个光抽头104、148以及第一个和第二个波分多路复用器120、136。定位支架40也被做成凹槽状且具有预定的曲率。定位支架40包括装有第一、第二个光抽头104、148的第一个定位支架40a，还包括装有第一、第二个波分多路复用器120、136的第二个定位支架40b。形成第一、第二个定位支架40a，40b是为了让它们具有独立的曲率。这意味着依据不同的封装方法，第一、第二个定位支架中的光导纤维可以不同。

第三个导向支架24b也被做成凹槽状且具有预定的曲率。它固定光离器112。第三个导向支架24b设置在光纤夹持器14的下侧。第四个导向支架26b固定光隔离器128。第四个导向支架26b设置在第三个导向支架24b的一侧。第四个导向支架26b被做成具有预定曲率的凹槽。

保护装置28用来支撑固定一定数目的热收缩管。如图7所示，保护装置28包括一定数目的类似凹槽状的定位支架。保护装置28包括两层，其中每一层上都设有定位支架30。保护装置28被安置在光纤夹持器14的左、右两侧，并通过螺钉48固定在封装盒上。

如图9所示，位于光纤夹持器14左侧的保护装置28将热收缩管138、142、146固定在第一层上，将热收缩管132、150、154固定在第二层上。同样，位于光纤夹持器14右侧的保护装置28将热收缩管114、118、122、130固定在第一层上，将热收缩管102、106、108、124固定在第二层上。保护装置28被安装在封装盒底部的导向柱44上。导向柱44将保护装置28固定在封装盒10中，保护它们免受碰撞并防止它们脱离。为了使光纤保持相对安装路径成特定角度的弯曲，在保护装置28的外缘设置了导向环32，为了弹性地固定热收缩管，在定位支架30的上部还安置了弹性突起34。

在封装盒中以一定的曲率安装光纤时，为了避免它们向上作脱离运动，在封装盒10的上缘和下缘设置了四个指向中心的阻挡突出42。为了引导光纤使其沿封装盒内壁绕行而不致损坏，在每个角上设置了一个弯曲导向壁48。在封装盒10的四个角上还设置了四个定位止档50，这样封装盒10就可以被安装固定在主架(未示出)。封装后，为了防止光学元件受外界影响，在封装盒的外角上设置了盖紧固孔52，以便将保护盖(未标出)用螺钉紧固在封装盒10上。在封装盒下缘的一侧，还设置了一个光纤输入通道54，对应的一侧也设置了一个光纤输出通道56。

现在，把如何将双泵浦掺铒光纤放大器封装在按照本发明第二个实施制成的封装盒中的方法描述一下。按图9的说明将光学元件组装到封装盒10中便可得到一张配置图。首先把光学元件(光纤夹持器，定位支架，导向支架等)按图9所示连接起来，然后将它们安装固定在封装盒10的固定板上。其次把套在每一个接合点上的起保护作用的热收缩管固定在保护装置28上。这一步完成了光纤放大器的安装过程。

如上所述，按照本发明封装盒的封装装置有几个优点。在生产过程中，光学元件可以高效的安装到封装盒上。光纤放大器的光学部件可以小型化。封装过程可以在高速下进行。而且光学元件被稳定的固定在封装盒内。封装盒保护光学元件和光纤免受外界震荡和碰撞。再有，封装盒内输入、输出端上的光学元件的位置可以标准化。这有利于维修过程中的部件替换。

Claims (19)

1.一种光纤放大器的封装装置，该光纤放大器包括电路和掺铒的光纤，还包括至少一个泵浦二极管以及一定数目的通过接继光纤彼此相连的光学元件，这种封装装置包括：

一个含有中心区域的外壳，该中心区域用来容纳电路和一个或多个泵浦二极管。

一个围绕着外壳中心区域的光纤夹持器，用它可以把搀铒的光纤卡在中心区域的周围。

用来夹持光纤放大器光学元件及光纤接合点的装置。

2.按照权利要求1的光纤放大器封装装置，其中外壳内的中心区域包 括一个中心孔。

3.按照权利要求1或2的光纤放大器封装装置，其中光纤夹持器包括一定数目的定位突出，以防止掺铒的光纤从夹持器中脱离。

4.按照前面任何一种权利要求的光纤放大器封装装置，其中一定数目的限定装置被设置在光纤夹持器相对应的两侧，用以夹持光纤放大器的光学元件。

5.按照权利要求4的光纤放大器封装装置，其中光纤夹持器的每一侧都设有两个限定装置。

6.按照权利要求5的光纤放大器封装装置，其中限定装置包括具有预定曲率的凹槽。

7.按照权利要求6的光纤放大器封装装置，其中凹槽一般设置成彼此平行。

8.按照前面任何一种权利要求的光纤放大器封装装置，其中沿外壳的上缘设有一定数目的突出部分，以防止光纤向上运动。

9.按照前面任何一种权利要求的光纤放大器封装装置，其中外壳还在每个角上包括弯曲导向壁，用以引导光纤使其沿着外壳内壁绕行。

10.按照前面任何一种权利要求的光纤放大器封装装置，其中光纤接合点由热收缩管保护，并且在光纤夹持器相对应的两端还包括着用以固定热收缩管的保护装置。

11.按照权利要求10的光纤放大器封装装置，其中热收缩管定位支架包括两层，每层包括一定数目的用以固定热收缩管的凹槽。

12.按照权利要求10或11的光纤放大器封装装置，其中热收缩管定位支架包括用以引导光纤使其沿外壳内壁绕行的圆形边缘。

13.按照权利要求10～12中任何一种权利要求的光纤放大器封装装置，其中热收缩管定位支架还包括一定数目的用来弹性固定热收缩管的弹性突起。

14.按照权利要求10～13中任何一种权利要求的光纤放大器封装装置，其中热收缩管定位支架被安装到导向止档上以防止其从外壳脱离。

15.按照权利要求1～9中任何一种权利要求的光纤放大器封装装置，包括一定数目的排列在光纤夹持器周围的肋，用以夹持和固定光纤接合点。

16.按照权利要求15的光纤放大器封装装置，其中肋被设置在光纤夹持器的周围，两两呈对角排列。

17.按照权利要求15或16的光纤放大器封装装置，其中肋一般为L形。

18.按照前面任何一种权利要求的光纤放大器封装装置，在外壳的每角还包括定位止档。

19.按照前面任何一种权利要求的光纤放大器封装装置在外壳的每角还包括紧固孔，用以将保护盖紧固到外壳上。

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