CN205656338U - 光能量增强装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供了一种光能量增强装置。包括：光合束器，包括第一入射端口、第二入射端口以及出射端口；光开关，包括输入端口、第一输出端口以及第二输出端口；第一光纤，第一光纤的一端连接所述光合束器的第二入射端口，第一光纤的另一端连接所述光开关的第一输出端口；以及第二光纤，第二光纤的一端连接所述光合束器的出射端口，所述第二光纤的另一端连接所述光开关的输入端口；若所述第二光纤中的光的光能量低于所述光开关的预设切换阈值，所述光开关控制所述第二光纤中的光从第一输出端口输出，若所述第二光纤中的光的光能量大于或等于所述光开关的预设切换阈值，所述光开关控制所述第二光纤中的光从第二输出端口输出。

Description

光能量增强装置

技术领域

本实用新型涉及光纤技术领域，具体而言，涉及一种光能量增强装置。

背景技术

在某些应用或者研究过程中，有时候需要使用能量较高的光源。例如，使用分光光度计测量光学元件的宽波长透/反射率时，由于分光光度计受探测器在低光通量时量子效率的局限，当样品的透/反射率低于1％时，测量结果会产生较大的误差。在无法突破探测器的量子效率的局限的情况下，一般采用能量较高的光源来满足测量需求。

现有技术中，在将光能量提高时采用的光能量增强的装置一般结构复杂，且成本较高。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种光能量增强装置，通过光束在光纤中的环形传输并叠加来提高光束的能量，获得高能量光源，结构简单，以改善现有技术中的光能量增强的装置结构复杂的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种光能量增强装置，所述装置包括：

光合束器，包括第一入射端口、第二入射端口以及出射端口；光开关，包括输入端口、第一输出端口以及第二输出端口；第一光纤，所述第一光纤的一端连接所述光合束器的第二入射端口，所述第一光纤远离所述光合束器的另一端连接所述光开关的第一输出端口；以及第二光纤，所述第二光纤的一端连接所述光合束器的出射端口，所述第二光纤远离所述光合束器的另一端连接所述光开关的输入端口；光从所述光合束器的第一入射端口输入，经所述出射端口进入所述第二光纤，若所述第二光纤中的光的光能量低于所述光开关的预设切换阈值，所述光开关控制所述第二光纤中的光从所述光开关的第一输出端口进入所述第一光纤，所述第一光纤中的光进入所述光合束器的第二入射端口，与所述第一入射端口中的光耦合后从所述光合束器的出射端口进入所述第二光纤，若所述第二光纤中的光的光能量大于或等于所述光开关的预设切换阈值，所述光开关控制所述第二光纤中的光从所述光开关的第二输出端口输出。

优选的，上述装置中，所述第一光纤以及所述第二光纤为多模光纤。多模光纤允许多个模式进行传输，可以使光纤中的光实现更加有效的叠加。

优选的，上述装置中，所述光合束器为光纤耦合器。

优选的，上述装置中，所述光纤耦合器包括第一入射光纤、第二入射光纤以及出射光纤，所述第一入射光纤的一端、所述第二入射光纤的一端共同与所述出射光纤的一端相耦合，所述第一入射光纤的另一端形成第一入射端口，所述第二入射光纤的另一端形成第二入射端口，所述出射光纤的另一端形成出射端口。

优选的，上述装置中，所述第二入射光纤与出射光纤的数值孔径相同，所述第二入射光纤的数值孔径大于所述第一入射光纤。对于同一芯径的光纤，数值孔径小的可以完全耦合进数值孔径大的，但是数值孔径大的耦合进数值孔径小的就有光能量的损失，而第二入射光纤是光的入射端口，不受影响。

优选的，上述装置中，所述第二入射光纤形成的第二入射端口与所述第一光纤通过光纤连接器相连。

优选的，上述装置中，所述光开关的响应时间为ns量级。响应时间设置为ns量级的光开关可以使光能量在较短时间输出。

优选的，上述装置中，所述预设切换阈值小于或等于所述第一光纤以及所述第二光纤中最大承受能量值最小的光纤的最大承受能量值。

优选的，上述装置中，还包括第三光纤，所述第三光纤与所述光合束器的第一入射端口相连，用于光的输入。

优选的，上述装置中，还包括第四光纤，所述第四光纤与所述光开关的第二输出端口相连，用于光的输出。

本实用新型实现的有益效果：本实用新型实施例提供的光能量增强装置，将光开关的预设切换阈值设置为需要的光能量的值，使从第一入射端口进入的光合束器后进入第二光纤，当第二光纤中的光的光能量小于需要的光能量的值，即小于光开关的预设切换阈值时，使第二光纤中的光从第一光纤输出以与第一入射端口中进入的光进行耦合，当从第一入射端口中不断入射的光与第一光纤中传输过来的光不断进行耦合，则第一光纤中的光能量不断增强，第二光纤中的光的光能量不断增强，直到第二光纤中的光的光能量达到需要的光能量，光开关控制光从第二输出端口输出，得到需要的高能量的光源。结构简单，成本低。

附图说明

为了更清楚的说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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示出了本实用新型第一实施例提供的光能量增强装置的一种结构示意图；

图2示出了本实用新型第一实施例提供的光能量增强装置的另一种结构示意图；

图3示出了本实用新型第二实施例提供的光能量增强装置的结构示意图。

其中，附图标记汇总如下：

光合束器110，第一入射端口111，第二入射端口112，出射端口113，第一入射光纤114，第二入射光纤115，出射光纤116，光开关120，输入端口121，第一输出端口122，第二输出端口123，输入光纤124，第一输出光纤125，第二输出光纤126，第一光纤130，第一光纤130的一端131，第一光纤130的另一端132，第二光纤140，第二光纤140的一端141，第二光纤140的另一端142，第三光纤150，第四光纤160。

具体实施方式

光能量增强的装置是将能量的光源进行一定的操作，以输出能量更高的光。现有技术中的光能量增强的装置的结构复杂，使用成本较高。

鉴于上述情况，研究者经过长期的研究和大量的实践，提供了一种光能量增强装置以改善现有问题。本光能量增强装置使入射的光不断叠加，得到能量不断增强的光，直到达到光开关的预设切换阈值，输出能量更高的光。

下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1示出了本实用新型实施例提供的光能量增强装置。请参见图1，该光能量增强装置包括光合束器110、光开关120、第一光纤130以及第二光纤140。在本实施例中，光合束器110用于将两束光耦合成一束光，光开关120用于对经该光开关120的光的输出路径进行选择，第一光纤130以及第二光纤140均用于光的传输。请参见图1，其中，箭头表示光在光纤中的传播方向。

具体的，如图1所示，该光合束器110包括第一入射端口111、第二入射端口112以及出射端口113，光可以从第一入射端口111以及第二入射端口112进入，并且，从第一入射端口111以及第二入射端口112进入的光在该光合束器110中耦合成一束光，从出射端口113输出。

如图1所示，在本实施例中，光开关120包括输入端口121、第一输出端口122以及第二输出端口123，该光开关120的输入端口121用于光的输入，第一输出端口122以及第二输出端口123为光开关120可以选择输出的路径。即，在从输入端口121输入的光的光能量低于光开关120的预设的切换阈值时，光开关120可以选择光从第一输出端口122以及第二输出端口123中的某一个端口输出，当从输入端口121输入的光的光能量大于或等于光开关120的预设的切换阈值时，光开关120可以将输出路径切换为另一个端口。

另外，在本实施例中，第一光纤130的一端131连接光合束器110的第二入射端口112，光可以从该第一光纤130的一端131进入光合束器110的第二入射端口112。第一光纤130的另一端132为远离光合束器110的一端，该第一光纤130的另一端132连接光开关120的第一输出端口122，使光从光开关120的第一输出端口122输出时进入第一光纤130。

另外，第二光纤140的一端141连接所述光合束器110的出射端口113，从光合束器110的出射端口113中输出的光进入第二光纤140。并且，第二光纤140的另一端142远离光合束器110，该第二光纤140的另一端142连接光开关120的输入端口121，使第二光纤140中的光可以进入该光开关120。

在使用该光能量增强装置时，外部提供的能量较低的光源从光合束器110的第一入射端口111输入光合束器110，并且，从该光合束器110的出射端口113进入与出射端口113相连的第二光纤140，再从第二光纤140进入光开关120。若在第二光纤140中的光的光能量低于光开关120的预设切换阈值，光开关120控制该第二光纤140中的光从光开关120的第一输出端口122输出光开关120，并进入与第一输出端口122相连的第一光纤130。第一光纤130中的光进入光合束器110的第二入射端口112，并且与进入第一入射端口111中的外部的光源光相耦合，以使第一光纤130中的进入第二入射端口112中的光与第一入射端口111中的输入的光源的光耦合为一束光，实现光束的叠加，增强了进入第二光纤140中的光的能量。在第二光纤140中的光进入光开关120后再次根据该第二光纤140中的光的光能量的大小确定光的输出路径，即确定光开关120的输出端口。若第二光纤140中的光的光能量仍然小于的光开关120的预设切换阈值，光依旧从光开关120的第一输出端口122进入第一光纤130，第一光纤130中的光再次从光合束器110的第二入射端口112进入光合束器110，与光合束器110的第一入射端口111中进入的光相耦合叠加后输出到第二光纤140。直到第二光纤140中的光的光能量大于或等于光开关120的预设切换阈值。

在本实施例中，可以设置光开关120的预设切换阈值等于需要获得的高能量的光的能量值。当第二光纤140中的光的光能量大于或等于光开关120的预设切换阈值时，光开关120控制第二光纤140中的光从光开关120的第二输出端口123输出，于是获得能量值满足需求的输出光。

当然，在本实施例中，预设切换阈值小于或等于第一光纤130以及第二光纤140中最大承受能量值最小的光纤的最大承受能量值。换言之，应当使第一光纤130以及第二光纤140中最大承受能量值较小的光纤的最大承受能量值大于或者等于需要获得的高能量的光的能量值。

进一步的，在本实施例提供的光能量增强装置中，所使用的光纤都为多模光纤。因为多模光纤允许多个模式在其中进行传输，可以使光纤中的光实现更加有效的叠加。

进一步的，在本实施例中，将光开关120的响应时间设置为极短，以使光能从光开关120中在极短的时间内输出。具体的，光开关120的响应时间可以设置为ns量级，即纳秒量级。

并且，进一步的，如图2所示，在本实施例中，可以包括第三光纤150，该第三光纤150的一端与光合束器110的第一入射端口111相连，输入该装置的光从第三光纤150输入，进入光合束器110的第一入射端口111。

进一步的，在本实施例中，还可以包括第四光纤160，该第四光纤160的一端与光开关120的第二输出端口123相连，从光开关120的第二输出端口123输出的光经第四光纤160输出该装置。

综上所述，本实用新型实施例提供的光能量增强装置，将光开关120的切换阈值预设为等于需要的光能量的值，并且，需要增强的光作为光源从第一入射端口111进入光合束器110后，经光合束器110进入第二光纤140，当第二光纤140中的光的光能量小于需要的光能量的值，即小于光开关120的预设切换阈值时，光开关120使光从第一输出端口122输出，进入第一光纤130，由于第一光纤130的一端连接光合束器110的第二入射端口112，使该第一光纤130中的光与第一入射端口111中进入的光进行耦合，当从第一入射端口111中入射的光与第一光纤130中传输过来的光不断进行耦合，则第一光纤130中的光能量不断增强，第二光纤140中的光的光能量不断增强，直到第二光纤140中的光的光能量达到需要的光能量，光开关120控制光从第二输出端口123输出，得到需要的高能量的光源。该光能量增强装置的结构简单，制作成本低，使用方便。

第二实施例

在本实施例中，所使用的光合束器110可以是光纤耦合器。具体的，该光纤耦合器可以包括第一入射光纤114、第二入射光纤115以及出射光纤116。该第一入射光纤114的一端以及第二入射光纤115的一端共同与出射光纤116的一端相耦合，使从第一入射光纤114中输入的光以及从第二入射光纤115中输入的光可以耦合为一束光进入出射光纤116。同时，第一入射光纤114远离与出射光纤116相耦合的一端的另一端形成第一入射端口111，第二入射光纤115远离与出射光纤116相耦合的一端的另一端形成第二入射端口112，出射光纤116远离与入射光纤相耦合的一端的另一端形成出射端口113。

进一步的，由于对于同一芯径的光纤，数值孔径小的可以完全耦合进数值孔径大的，但是数值孔径大的耦合进数值孔径小的就有光能量的损失，而第一入射光纤114以及第二入射光纤115中的光需要耦合进出射光纤116，故出射光纤116需要较大的数值孔径，且第二入射光纤115与第一光纤130相连，接受从第一入射光纤114输入的光，故第二入射光纤115也需要较大的数值孔径，第一入射光纤114是输入该装置的光进入的光纤，不受影响，故在本实施例中，可以是第二入射光纤115与出射光纤116的数值孔径相同，且第二入射光纤115的数值孔径大于该第一入射光纤114。

进一步的，在本实施例中，第二入射光纤115形成的第二入射端口112与第一光纤130通过光纤连接器相连。光纤连接器是常用的光纤与光纤之间进行连接的连接器件，使用方便。

另外，在本实施例提供的一种实施方式中，如图3所示，光开关可以包括输入光纤124、第一输出光纤125以及第二输出光纤126，在实际连接过程中，可以直接将光纤耦合器的出射光纤116与光开关的输入光纤124进行连接，将光纤耦合器的第二入射光纤115与光开关的第一输出光纤125连接。在本实施方式中，光线耦合器与光开关之间的光纤连接可以通过光纤连接器实现。

该实施方式提供的光能量增强装置，光从光纤耦合器的第一入射端口111进入第一入射光纤114，与第二入射光纤115中的光耦合后从出射光纤116中输出到光开关的输入光纤124，在输入光纤124中的光的光能量低于光开关的预设切换阈值时，光从第一输出光纤125中输出，进入光纤耦合器的第二入射光纤115，与第一入射光纤114中的光再次耦合到出射光纤116中。直到出射光纤116中进入光开关的输入光纤124中的光的光能量达到光开关的预设切换阈值，光从光开关的第二输出光纤126输出。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，上面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行了清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以上对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

Claims (10)

1.一种光能量增强装置，其特征在于，所述装置包括：

光合束器，包括第一入射端口、第二入射端口以及出射端口；

光开关，包括输入端口、第一输出端口以及第二输出端口；

第一光纤，所述第一光纤的一端连接所述光合束器的第二入射端口，所述第一光纤远离所述光合束器的另一端连接所述光开关的第一输出端口；以及

第二光纤，所述第二光纤的一端连接所述光合束器的出射端口，所述第二光纤远离所述光合束器的另一端连接所述光开关的输入端口；

光从所述光合束器的第一入射端口输入，经所述出射端口进入所述第二光纤，若所述第二光纤中的光的光能量低于所述光开关的预设切换阈值，所述光开关控制所述第二光纤中的光从所述光开关的第一输出端口进入所述第一光纤，所述第一光纤中的光进入所述光合束器的第二入射端口，与所述第一入射端口中的光耦合后从所述光合束器的出射端口进入所述第二光纤，

若所述第二光纤中的光的光能量大于或等于所述光开关的预设切换阈值，所述光开关控制所述第二光纤中的光从所述光开关的第二输出端口输出。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一光纤以及所述第二光纤为多模光纤。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光合束器为光纤耦合器。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述光纤耦合器包括第一入射光纤、第二入射光纤以及出射光纤，所述第一入射光纤的一端、所述第二入射光纤的一端共同与所述出射光纤的一端相耦合，所述第一入射光纤的另一端形成第一入射端口，所述第二入射光纤的另一端形成第二入射端口，所述出射光纤的另一端形成出射端口。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第二入射光纤与出射光纤的数值孔径相同，所述第二入射光纤的数值孔径大于所述第一入射光纤。

6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第二入射光纤形成的第二入射端口与所述第一光纤通过光纤连接器相连。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光开关的响应时间为ns量级。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述预设切换阈值小于或等于所述第一光纤以及所述第二光纤中最大承受能量值最小的光纤的最大承受能量值。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括第三光纤，所述第三光纤与所述光合束器的第一入射端口相连，用于光的输入。

10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括第四光纤，所述第四光纤与所述光开关的第二输出端口相连，用于光的输出。