一種ase光源的製作方法

2023-06-10 15:56:01

專利名稱：一種ase光源的製作方法
技術領域：
本發明涉及光纖陀螺，具體地指一種用於光纖陀螺的自發放大輻射(Amplified spontaneous emission，ASE)光纖光源。
背景技術：
光纖陀螺是一種測量姿態方位的高精度慣性傳感器，由於它具備體積小、精度高、 啟動快、抗電磁幹擾、無機械轉動結構等一系列優點，已經被廣泛應用於機器人、艦艇、飛機、飛彈等多種領域。作為光纖陀螺中關鍵組成部分之一的ASE光源系統，需要提供波長穩定的雷射，而光纖陀螺要求能在全溫範圍(_45、0°C)內正常工作，且抗振動、抗衝擊，這就對ASE光源的穩定性提出了很高的要求。傳統的ASE光源由固定在外殼上的光路部分和電路部分組成，其中，電路部分用於驅動光路部分中的泵浦雷射器，使泵浦雷射器在全溫範圍內工作時，內部主體溫度能穩定在25°C，同時，保證泵浦雷射器的輸入電流值穩定在一個範圍內。傳統的ASE光源存在一些不足之處，例如傳統ASE光源大都採用整體式外殼，這對於器件的裝配製造了很多障礙；為了減少光纖環的彎曲損耗，殼體的直徑、體積很難進一步縮小；光路部分和電路部分的散熱在外殼內部完成，導致ASE光源的整體散熱性能不夠理想；當溫度急劇變化時，電路板容易受到殼體中水汽的影響等。

發明內容
本發明所要解決的技術問題就是提供一種ASE光源，其裝配方便、體積小，能夠在溫度急劇變化等惡劣條件下保持穩定工作。為解決上述技術問題，本發明提供的一種ASE光源，包括外殼，以及固定在外殼內的光路部分和電路部分，其特別之處在於所述外殼包括可拆卸連接的底座和頂蓋，所述光路部分設置於底座內側，所述電路部分設置於頂蓋內側。上述技術方案中，所述光路部分包括泵浦雷射器、波分復用器、光纖環圈、法拉第旋鏡和光隔離器，所述光纖環圈為由包層直徑3(T80Mffl的光纖繞制而成的無骨架光纖環圈。上述技術方案中，所述底座包括底板，底板內側設有圓筒；所述圓筒內壁設置有若干底座凸臺，用於固定光纖環圈；所述圓筒內部的底板表面布置有若干槽體，用於容納光路部分的各光學器件；所述圓筒側壁開有孔或者槽，用於光纖和電源線的引出。進一步地，所述槽體包括雷射器安裝槽、法拉第旋鏡安裝槽、光隔離器安裝槽和波分復用器安裝槽。進一步地，所述底板的外側設有散熱槽。更進一步地，所述散熱槽為環形槽或者條形槽。進一步地，它還包括若干固定片，固定片設置於槽體上方，用於固定相應槽體內的光學器件。
上述技術方案中，所述頂蓋為圓筒形蓋板，頂蓋的圓筒內側設有電路板固定螺孔， 用於固定ASE光源的電路部分。上述技術方案中，所述底座和頂蓋為螺栓連接。上述技術方案中，所述底座和頂蓋為密封連接，且底座和頂蓋形成的密封空間內充有惰性氣體。與現有ASE光源相比，本發明的有益效果在於外殼採用了底座和頂蓋的分離式結構，其裝配方便，且厚度較傳統外殼要薄；光路部分的光纖環圈為包層直徑在3(T80Mffl的光纖繞制而成的無骨架光纖環圈，與傳統125ΜΠ1等光纖繞制在骨架上形成的光纖環圈相比，在相同彎曲損耗下其繞制半徑可以更小，且溫度穩定性和抗震性能更好，相應的，外殼可以做得體積更小、重量更輕。


圖1為本發明一個實施例的外殼底座結構示意圖。圖2為圖1底座的背面示意圖。圖3為本發明一個實施例的外殼頂蓋結構示意圖。圖4為圖3頂蓋的內側示意圖。圖5為第一固定片的結構示意圖。圖6為第二固定片的結構示意圖。圖7為本發明一個實施例的光路部分的結構原理圖。圖中1 一底座(其中1. 1 一底板、1.2 —圓筒、1.3—底座凸臺、1.4一固定螺孔、 1. 5—雷射器安裝槽、1. 6—法拉第旋鏡安裝槽、1. 7—光隔離器安裝槽、1. 8—波分復用器安裝槽、1.9 一固定螺孔、1. 10—出纖孔、1. 11 一電源線出線孔、1. 12—安裝孔、1. 13—散熱槽)，2—頂蓋(其中2. 1—固定孔、2. 2—頂蓋凸臺、2. 3—電路板固定螺孔)，3—第一固定片(其中3. 1—半圓槽、3. 2 —固定孔)，4一第二固定片(其中4. 1 一半圓槽、4. 2—固定孔)， 5—泵浦雷射器，6—波分復用器，7—光纖環圈，8—法拉第旋鏡，9一光隔離器。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明的具體實施例作進一步的詳細描述。本發明的一種ASE光源，包括外殼，以及固定在外殼內的光路部分和電路部分。其中，外殼包括可拆卸連接的底座1和頂蓋2，光路部分設置於底座1內側，電路部分設置於頂蓋2內側。光路部分分包括泵浦雷射器5、波分復用器6、光纖環圈7、法拉第旋鏡8和光隔離器9。圖6示意出了其一種連接方式，即泵浦雷射器5的尾纖與波分復用器6的輸入端連接，波分復用器6的一個輸出端與光纖環圈7 —端的尾纖連接，光纖環圈7的另一端尾纖連接法拉第旋鏡8，波分復用器6的另一個輸出端則與光隔離器9輸入端連接。本實施例中， 光纖環圈7為由直徑SOMffl的摻Er光纖繞制而成的無骨架光纖環圈。電路部分採用ASE光源的常規電路，即由控溫系統和恆流系統兩部分組成。控溫系統利用反饋控制一路變化的電流，通過驅動泵浦雷射器5內製冷/加熱系統，維持泵浦雷射器5內部主體溫度恆定；恆流系統輸出一路恆定的電流驅動泵浦雷射器5出光。本實施例採用鋁基板材質的電路板，電子元器件全部設在電路板的一面，且全部採用外形尺寸小、 貼片封裝的軍工級電子元器件，能夠降低能耗、節省空間。如圖1和圖2所示，外殼的底座1包括一塊八邊形(也可以是圓形或者規則多邊形)底板1. 1，底板1. 1厚約4mm，其內側設有厚約7mm的圓筒1. 2。該圓筒1. 2內壁沿圓周均勻設置有六個底座凸臺1. 3，底座凸臺1. 3的上表面與圓筒1. 2上表面齊平，厚度約3mm， 用於固定光纖環圈7 ；每一底座凸臺1. 3上開有固定螺孔1. 4，用於底座1與頂蓋2的安裝。 圓筒1. 2內部的底板1. 1表面布置有雷射器安裝槽1. 5、法拉第旋鏡安裝槽1. 6、光隔離器安裝槽1. 7和波分復用器安裝槽1. 8，且在各槽體的相應位置開有固定螺孔1. 9，用於容納和固定上述光路部分的相應光學器件。此外，在圓筒1.2側壁開有出纖孔1. 10和電源線出線孔1. 11，分別用於光纖和泵浦雷射器5電源線的引出。底板1. 1外側則設有環形散熱槽
1.13，便於ASE光源外殼內各器件的散熱。如圖3和圖4所示，外殼的頂蓋2為圓筒形蓋板，厚約5mm，頂蓋2的圓筒內側設有電路板固定螺孔2. 3，用於固定上述ASE光源的電路部分。此外，頂蓋2的圓筒內側還沿圓周均勻設有與上述底座凸臺1. 3對應的六個頂蓋凸臺2. 2，每一頂蓋凸臺2. 2上開有固定孔
2.1，用於通過螺栓將底座1與頂蓋2固定。為便於外殼內各光學器件的固定，以及光學器件與電路板的隔離，可設置若干固定片，本實施例採用了由薄鋼片製成的第一固定片3和第二固定片4，它們分別包括半圓槽
3.1、4. 1和固定孔3.2、4.2，其厚度約0. 5mm，第一固定片3和第二固定片4的區別僅在於半圓槽3. 1,4. 1的長度和/或個數不同。半圓槽3. 1,4. 1覆蓋住相應器件，通過固定孔3. 2、
4.2將其固定在底座1上。為便於光源的防塵和防潮，底座1與頂蓋2之間可密封處理，在螺孔處、出纖孔 1. 10、電源線出線孔1. 11以及底座1與頂蓋2之間的縫隙處用無水膠密封，在外殼內充入
氮氣等惰性氣體。本發明的ASE光源在裝配時，首先裝配光路部分。依次將泵浦雷射器5尾纖、波分復用器6尾纖、光纖環圈7、法拉第旋鏡8尾纖、光纖隔離器9尾纖盤繞、熔接之後，將各光學器件放置在底座1相應的槽體內，並用螺絲及第一固定片3、第二固定片4固定，在泵浦雷射器5底部、固定片3、4與光學器件之間均填充一些無水導熱膠，既有利於導熱，又起一定的緩衝作用，減小震動對整個ASE光源的影響。各光學器件的尾纖和光纖環圈7需點膠固定，光纖環圈7位於底座凸臺1.3下並均勻地固定4飛個點即可，以防光纖鬆散、脫落。光隔離器9出纖端的光纖需套上內徑略大於光纖直徑的套管，並從底座1側壁的出纖孔1. 10 引出。光路部分裝配完畢後，裝配電路部分。在元器件表面刷一層透明的防水膠以防塵、防潮。在電路板沒有元器件的一面塗一層絕緣、導熱性能好地矽膠，並緊貼在頂蓋2內側蓋板上，然後用帶墊圈的螺絲固定電路板，以利於電路板散熱。將泵浦雷射器5引腳通過導線焊接到電路板上，並將電路板的兩根電源引線，從底座1側壁的電源線出線孔1. 11引出。固定好電路板後，用螺絲將底座1和頂蓋2組裝成一個整體，經烘箱烘烤、去水、充入氮氣、密封、檢測等工序後，即裝配完成。本發明的核心在於將ASE光源的外殼設計成底座1與頂蓋2的分離式結構，以利於裝配等，並採用細徑光纖繞制而成的無骨架光纖環圈，從而使整個光源體積小、重量輕， 且抗震性能和溫度穩定性提高。所以，其保護範圍並不限於上述實施例。顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變形而不脫離本發明的範圍和精神，例如光路部分各器件的規格及連接方式不限於實施例所述，採用如申請號為201110208928. 5的專利申請中另一種連接方式或其它常規方式也是可行的；繞制光纖環圈7的還可以是包層直徑 40μπι、60μπι的光纖等；底板1. 1外側的散熱槽1. 13還可以是條形槽等；固定片的個數及形狀也可根據光學器件的分布和形狀相應調整；底座1和頂蓋2還可採用卡扣連接等其它可拆卸連接方式；密封的惰性氣體也不限於氮氣等；倘若這些改動和變形屬於本發明權利要求及其等同技術的範圍內，則本發明也意圖包含這些改動和變形在內。
權利要求
1.一種ASE光源，包括外殼，以及固定在外殼內的光路部分和電路部分，其特徵在於 所述外殼包括可拆卸連接的底座(1)和頂蓋(2)，所述光路部分設置於底座(1)內側，所述電路部分設置於頂蓋(2)內側。
2.根據權利要求1所述的一種ASE光源，其特徵在於所述光路部分包括泵浦雷射器 (5)、波分復用器(6)、光纖環圈(7)、法拉第旋鏡(8)和光隔離器(9)，所述光纖環圈(7)為由包層直徑3(T80Mffl的光纖繞制而成的無骨架光纖環圈。
3.根據權利要求2所述的一種ASE光源，其特徵在於所述底座(1)包括底板(1.1)， 底板(1. 1)內側設有圓筒(1. 2);所述圓筒(1. 2)內壁設置有若干底座凸臺(1. 3)，用於固定光纖環圈(7)；所述圓筒(1.2)內部的底板(1. 1)表面布置有若干槽體，用於容納光路部分的各光學器件；所述圓筒(1. 2)側壁開有孔或者槽，用於光纖和電源線的引出。
4.根據權利要求3所述的一種ASE光源，其特徵在於所述槽體包括雷射器安裝槽 (1. 5)、法拉第旋鏡安裝槽(1. 6)、光隔離器安裝槽(1. 7)和波分復用器安裝槽(1. 8)。
5.根據權利要求3所述的一種ASE光源，其特徵在於所述底板(1.1)的外側設有散熱槽(1. 13)。
6.根據權利要求5所述的一種ASE光源，其特徵在於所述散熱槽(1.13)為環形槽或者條形槽。
7.根據權利要求3所述的一種ASE光源，其特徵在於它還包括若干固定片，固定片設置於槽體上方，用於固定相應槽體內的光學器件。
8.根據權利要求1至7中任一權利要求所述的一種ASE光源，其特徵在於所述頂蓋 (2)為圓筒形蓋板，頂蓋(2)的圓筒內側設有電路板固定螺孔，用於固定ASE光源的電路部分。
9.根據權利要求1至7中任一權利要求所述的一種ASE光源，其特徵在於所述底座 (1)和頂蓋(2)為螺栓連接。
10.根據權利要求1至7中任一權利要求所述的一種ASE光源，其特徵在於所述底座 (1)和頂蓋(2)為密封連接，且底座(1)和頂蓋(2)形成的密封空間內充有惰性氣體。
全文摘要
一種ASE光源，包括外殼，以及固定在外殼內的光路部分和電路部分，其中所述外殼包括可拆卸連接的底座和頂蓋，所述光路部分設置於底座內側，所述電路部分設置於頂蓋內側；進一步地，光路部分包括泵浦雷射器、波分復用器、光纖環圈、法拉第旋鏡和光隔離器，光纖環圈為由包層直徑30~80μm的光纖繞制而成的無骨架光纖環圈。與現有ASE光源相比，本發明的外殼採用了底座和頂蓋的分離式結構，其裝配方便，且厚度較傳統外殼要薄；光路部分的光纖環圈為包層直徑在30~80μm的光纖繞制而成的無骨架光纖環圈，與傳統125μm等光纖繞制在骨架上形成的光纖環圈相比，在相同彎曲損耗下其繞制半徑可以更小，且溫度穩定性和抗震性能更好，相應的，外殼可以做得體積更小、重量更輕。
文檔編號G01C19/64GK102522679SQ201110383859
公開日2012年6月27日 申請日期2011年11月28日 優先權日2011年11月28日
發明者汪洪海, 皮亞斌, 郭偉華 申請人:武漢長盈通光電技術有限公司