CN212230770U - 一种集成化ase光源产品 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种集成化ASE光源产品，其包括泵浦激光器管芯组件、尾纤组件和有源光纤组件；泵浦激光器管芯组件包括泵浦激光器管芯，尾纤组件端面加工成光纤透镜，光纤透镜端面镀有能够反射ASE信号光和透射泵浦光的双色多层介质滤光膜，尾纤组件另一端与有源光纤组件连接；泵浦光从泵浦激光器管芯发出，经过光纤透镜耦合进入尾纤组件，再经过尾纤组件进入有源光纤组件，泵浦光在有源光纤组件中经过转换成为ASE信号光，ASE信号光从有源光纤组件的输出端输出；有源光纤组件包括稀土离子掺杂增益光纤、光隔离器和光滤波器。本实用新型所公开的集成化ASE光源产品集成度高、结构简单、体积小、成本较低。

Description

一种集成化ASE光源产品

技术领域

本实用新型涉及光纤传感技术领域，特别是一种集成化ASE光源产品。

背景技术

ASE光源是基于稀土离子掺杂光纤自发辐射的一种宽谱光源，输出特性主要通过输出带宽、平均波长和输出功率体现。ASE光源在光纤陀螺、光纤传感、通讯WDM系统及DWDM系统等领域内得到广泛应用。传统ASE光源包含泵浦光源、波分复用器、反射镜、增益光纤、光滤波器、光隔离器等产品以及装配结构、控制电路等单元，传统ASE光源产品存在产品部件数量多、结构复杂、体积大、成本高等问题，例如申请号为2019111413744，公布号为CN110970792A的专利文献公开了一种高精度光纤陀螺用高稳定性ASE光源，包括双程后向光路、高斯型滤波器、高性能驱动电路及功率反馈控制单元；所述双程后向光路包括泵浦激光器、波分复用器、高浓度掺铒光纤、光纤反射镜及隔离器，所述泵浦激光器产生的激光经波分复用器后注入掺铒光纤，分别沿前、后两个方向产生自发辐射信号，前向的自发辐射信号ASE光经光纤反射镜反射后通过掺铒光纤放大并与向后自发辐射信号ASE光叠加，形成后向输出光。该专利产品为传统的模块式产品，器件多，产品体积大，封装体积往往达到十厘米以上。在中高精度光纤陀螺中，为了减小体积和降低成本，经常需要使用8PIN双排蝶形封装SLD光源，封装体积仅为一厘米左右。SLD光源体积较小，但其指标性能又无法满足中高精度光纤陀螺的要求，ASE光源的指标性能较好，但现有的集成程度低的ASE光源体积较大，无法满足中高精度光纤陀螺需求，因此市场需要一种集成度高、结构简单、体积小、成本较低的集成化ASE光源产品。

实用新型内容

本实用新型为解决上述技术问题，提供了一种集成化ASE光源产品，其解决了背景技术中传统ASE光源产品部件数量多，结构复杂、体积大、成本高的问题，能够在与SLD光源同等封装大小情况下，实现比常规ASE光源更高的性能指标，满足中高精度光纤陀螺市场的现实需求。

为解决上述技术问题，本实用新型是按如下方式实现的：一种集成化ASE光源产品，包括按顺序依次连接设置的泵浦激光器管芯组件、尾纤组件和有源光纤组件；

所述泵浦激光器管芯组件包括泵浦激光器管芯。

所述尾纤组件包括光纤，所述光纤靠近泵浦激光器管芯的一端设置有透镜部，该透镜部与泵浦激光器管芯构成端面耦合连接，且该透镜部表面设有用于反射ASE信号光及透射泵浦光的滤光膜；

所述有源光纤组件包括按顺序依次设置的稀土离子掺杂增益光纤、光隔离器和光滤波器。

本实用新型所公开的一种集成化ASE光源产品，工作原理如下：

泵浦激光器管芯发出泵浦光，耦合进入尾纤组件，从尾纤组件输出，进入有源光纤组件中的稀土离子掺杂增益光纤，稀土离子中的掺杂离子在泵浦光的作用下发生能级跃迁和粒子数反转，进而产生ASE光，ASE光分为前向部分和反向部分，与泵浦光传输方向相同的ASE光为前向部分，与泵浦光传输方向相反的ASE光为反向部分，稀土离子掺杂增益光纤中的反向ASE光从有源光纤组件进入尾纤组件，在尾纤组件的滤光膜的反射作用下，也变为前向光重新进入稀土离子掺杂增益光纤，在掺杂增益光纤中被放大，最后稀土离子掺杂增益光纤输出总的ASE光，再注入有源光纤组件后端的光隔离器，ASE光经过光隔离器单向传输之后，进入光滤波器做光谱整形，光滤波器输出的ASE光，作为集成化ASE光源产品的最终输出光。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

①产品部件少，结构简单，能够封装在8PIN双排蝶形封装内，且成本较低；

②在尾纤组件端部做成透镜形状并蒸镀滤光膜代替反射镜、透射镜和波分复用器，减少部件；

③尾纤组件的滤光膜能够反射反向ASE光，形成双程放大，增强最终输出光；

④使用泵浦激光器管芯组件、尾纤组件和有源光纤组件的直接连接代替传统产品的模块组装，能够进一步减少不必要的结构以减少体积；

⑤产品实现了高度集成化设计，由于减少了WDM、反射镜等分立器件，不但产品的体积大幅度缩小，而且产品波长稳定性也有显著提升；

⑥在中高精度光纤陀螺中，要求ASE光源体积小，平均波长稳定度高，集成化ASE光源产品很好的解决了中高精度光纤陀螺的现实需求。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，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，在不付出创造劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施方案所述一种集成化ASE光源产品的结构示意图。

101、泵浦激光器管芯组件；102、尾纤组件；103、有源光纤组件；104、产品外壳；105、半导体制冷器；106、温敏电阻；107、泵浦激光器管芯；108、透镜部；109、双色多层介质滤光膜；110、波长控制光栅；111、稀土离子掺杂增益光纤；112、光隔离器；113、光滤波器

图2是所述透镜部的放大结构示意图。

图3是图2另一角度的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合具体实施方式和附图，对本实用新型做进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施方式及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

需要进一步说明的是，本实用新型中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如相应附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

实施例1

参照图1～图3，本实用新型优选实施例1提供一种集成化ASE光源产品，其包括泵浦激光器管芯组件101、尾纤组件102、有源光纤组件103和产品外壳104；尾纤组件102包括光纤，所述光纤一端设为透镜部108，透镜部为楔形透镜形状，透镜部108设置于泵浦激光器管芯组件101的出光光路上，泵浦光从泵浦激光器管芯组件101发出，经过端面耦合进入尾纤组件102，再经过尾纤组件102进入有源光纤组件103，泵浦光在有源光纤组件103中经过转换成为ASE信号光，ASE信号光从有源光纤组件103的输出端输出。其中泵浦激光器管芯组件101包括至少一个泵浦激光器管芯107、泵浦激光器管芯组件101还可以包含半导体制冷器105，温敏电阻106，泵浦激光器管芯107输出泵浦激光，半导体制冷器105和温敏电阻106提供光源产品的温度控制和温度检测功能。集成化ASE光源产品的泵浦激光器管芯组件101封装在产品外壳104内，产品外壳104内设置有控制电路，控制电路与泵浦激光器管芯组件101构成控制连接；产品外壳104设置有尾纤组件安装口，尾纤组件102通过尾纤组件安装口与产品外壳104固定，且尾纤组件102的透射部设置在产品外壳104内部。

尾纤组件102的透镜部108是通过精密研磨设备，在尾纤组件102的光纤的端面研磨成斜楔形，再在其纤芯部位加工出光学微柱透镜。透镜部108的夹角角度α为50°～120°，微柱透镜的曲率半径为7±1μm，以上措施使得光纤透镜与泵浦激光器芯片组件101的光斑形状及发散角度相匹配，提高泵浦光耦合效率。

尾纤组件102的透镜部108镀有能透射泵浦光和反射ASE信号光的双色多层介质滤光膜109。传统楔形透镜只需考虑与泵浦激光器芯片的光斑形成匹配，一般在透镜镀增透膜，避免透镜端面对泵浦光的反射，本实用新型设计的透镜部108为楔形光纤透镜，透镜表面镀有双色多层介质滤光膜109实现泵浦光透射和ASE光反射，是为了保证对泵浦光有较高的透射率和对ASE光反射有较高的反射率。双色多层介质滤光膜109对泵浦光较高的透射率，有效避免透镜部108端面对泵浦光的反射，避免反射光对激光器芯片寿命造成的影响，也消除泵浦反射光造成的信号噪声。

尾纤组件102的光纤上可以光刻用于稳定泵浦光波长的波长控制光栅110。集成化ASE光源产品的有源光纤组件103包含稀土离子掺杂增益光纤111，稀土离子掺杂增益光纤111可以为掺铒光纤或者其他稀土离子掺杂增益光纤，有源光纤组件103还包含光隔离器112和光滤波器113，稀土离子掺杂增益光纤111作为增益介质实现泵浦光到ASE信号光的转换，光隔离器112的输出端与光滤波器113输入端连接，光滤波器113的输出端输出ASE光。

泵浦激光器管芯组件101发出980nm泵浦光，耦合进入尾纤组件102，尾纤组件102的波长控制光栅110用于稳定泵浦光波长，泵浦光从尾纤组件102输出，进入有源光纤组件103中的稀土离子掺杂增益光纤111，稀土离子掺杂增益光纤111中的稀土离子在泵浦光的作用下发生能级跃迁和粒子数反转，进而产生波长1550nm的自发辐射光即ASE光，ASE光分为前向部分和反向部分，与泵浦光传输方向相同的ASE光为前向部分，与泵浦光传输方向相反的ASE光为反向部分，稀土离子掺杂增益光纤111中的反向ASE光从有源光纤组件103进入尾纤组件102，在尾纤组件102的双色多层介质滤光膜109的反射作用下，也变为前向光重新进入稀土离子掺杂增益光纤111，在稀土离子掺杂增益光纤111中被放大，最后稀土离子掺杂增益光纤111输出总的ASE光，再注入有源光纤组件103后端的1550nm光隔离器112，ASE光经过光隔离器112单向传输之后，进入光滤波器113做光谱整形，光滤波器113输出的ASE光，作为集成化ASE光源产品的最终输出光。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，比如有源光纤组件中的稀土离子掺杂增益光纤可以是掺铒，也可以是掺镱，也可以是铒镱共掺，或者其他稀土离子掺杂，泵浦激光器波长也不仅限于980nm，可以是940nm、808nm，或者其能够使增益光纤中的稀土离子发生能级跃迁和粒子数反转的波长。同样ASE光的波长也不限于1550nm。另外，根据不同泵浦激光器芯片输出光斑类型，透镜部楔形光纤透镜也可以设计为其他形状的光纤透镜，或者采用独立的准直聚焦透镜耦合结构，在耦合结构表面镀双色多层介质滤光膜实现泵浦光透射和ASE光反射。

凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种集成化ASE光源产品，其特征在于：包括按顺序依次连接设置的泵浦激光器管芯组件、尾纤组件和有源光纤组件；

所述泵浦激光器管芯组件包括泵浦激光器管芯；

所述尾纤组件包括光纤，所述光纤靠近泵浦激光器管芯的一端设置有透镜部，该透镜部与泵浦激光器管芯构成端面耦合连接，且该透镜部表面设有用于反射ASE信号光及透射泵浦光的滤光膜；

所述有源光纤组件包括按顺序依次设置的稀土离子掺杂增益光纤、光隔离器和光滤波器。

2.如权利要求1所述的一种集成化ASE光源产品，其特征在于：其设置有产品外壳，所述泵浦激光器管芯组件封装在产品外壳内，所述尾纤组件的一端与产品外壳固定连接。

3.如权利要求1或2所述的一种集成化ASE光源产品，其特征在于：所述泵浦激光器管芯组件还包括用于对光源产品进行温度控制的半导体制冷器及用于温度检测的温敏电阻。

4.如权利要求1或2所述的一种集成化ASE光源产品，其特征在于：所述尾纤组件的光纤上光刻有用于稳定泵浦光波长的波长控制光栅。

5.如权利要求1或2所述的一种集成化ASE光源产品，其特征在于：所述稀土离子掺杂增益光纤为掺铒增益光纤、掺镱增益光纤、铒镱共掺增益光纤中的一种。

6.如权利要求1或2所述的一种集成化ASE光源产品，其特征在于：所述泵浦激光器管芯发出的泵浦光波长为980nm或940nm或808nm。

7.如权利要求1或2所述的一种集成化ASE光源产品，其特征在于：所述滤光膜为双色多层介质滤光膜。

8.如权利要求1或2所述的一种集成化ASE光源产品，其特征在于：所述透镜部为处于所述光纤的纤芯端部的光学微柱透镜。

9.如权利要求8所述的一种集成化ASE光源产品，其特征在于：所述透镜部的夹角角度α为50°～120°，微柱透镜的曲率半径为7±1μm。

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