專利名稱：智能化喇曼(Raman)放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于光纖通信領(lǐng)域，尤其是涉及ー種帶寬寬并且具有自我監(jiān)控和漏光保護(hù)的新型光放大器。
背景技術(shù)：
光放大器技術(shù)具有對(duì)光信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)、在線、寬帶、高増益、低噪聲、低功耗以及波長(zhǎng)、速率和調(diào)制方式透明的直接放大功能，是新一代DWDM系統(tǒng)中不可缺少的關(guān)鍵技木。該技術(shù)既解決了衰減對(duì)光網(wǎng)絡(luò)傳輸距離的限制，又開(kāi)創(chuàng)了 1550nm波段的波分復(fù)用，從而將使超高速、超大容量、超長(zhǎng)距離的波分復(fù)用(WDM)、密集波分復(fù)用(DWDM)、全光傳輸、光孤子傳 輸?shù)瘸蔀楝F(xiàn)實(shí)，是光纖通信發(fā)展史上的一個(gè)劃時(shí)代的里程碑。光放大器(OA) —般由增益介質(zhì)、泵浦光和輸入輸出I禹合結(jié)構(gòu)組成,可以作為前置放大器、線路放大器、功率放大器，是光纖通信中的關(guān)鍵部件之一。其作用就是對(duì)復(fù)用后的光信號(hào)進(jìn)行光放大，以延長(zhǎng)無(wú)中繼系統(tǒng)或無(wú)再生系統(tǒng)的光纜傳輸距離。一個(gè)好的光放大器應(yīng)具有輸出功率高、放大帶寬寬、噪聲系數(shù)低、增益譜平坦等特性。目前光放大器形式主要有三種1)利用激光二極管(LD)制作的半導(dǎo)體光放大器(SOA) ；2)利用摻稀土光纖制作的光纖放大器，其中以摻鉺光纖放大器(EDFA)為主；3)利用常規(guī)光纖非線性效應(yīng)制作的分布式光放大器，典型的是光纖喇曼放大器(FRA)。EDFA的出現(xiàn)確實(shí)極大的促進(jìn)了現(xiàn)代光通信系統(tǒng)的發(fā)展。但是隨著現(xiàn)代光網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步發(fā)展，一方面EDFA已經(jīng)不能滿足現(xiàn)有系統(tǒng)對(duì)超大容量的要求，另ー方面EDFA也會(huì)帶來(lái)光信號(hào)信噪比的不斷惡化而不能滿足超長(zhǎng)距離傳輸?shù)囊?。為此，必須要提出ー種既要滿足超寬帶寬要求，又能滿足超低噪聲要求的新型光放大器。光纖喇曼放大器(FRA)由于其自身固有的全波段可放大、噪聲指數(shù)小等特性，成為了新一代放大器的首選。FRA是基于受激喇曼散射(SRS)機(jī)制的光放大器，此光放大技術(shù)是在近年來(lái)大功率半導(dǎo)體激光器研制成功后才真正走向?qū)嵱玫?。在許多非線性介質(zhì)中，SRS是非線性光學(xué)中ー個(gè)很重要的非線性效應(yīng)，它將一小部分入射功率由一光束轉(zhuǎn)移到頻率比其低的斯托克斯波上；如果ー個(gè)弱信號(hào)與一個(gè)強(qiáng)泵浦光波同時(shí)在光纖中傳輸，并且弱信號(hào)波長(zhǎng)位于泵浦光波的喇曼增益譜帶寬之內(nèi)，則此弱信號(hào)可被該光纖放大。FRA具有帶寬寬、增益高、噪聲低、串?dāng)_小、溫度穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，因此與常規(guī)EDFA混合使用時(shí)，可大大降低系統(tǒng)的噪聲系數(shù)，增加傳輸距離；FRA的増益介質(zhì)為光纖，因此與光纖系統(tǒng)有良好的兼容性,可制成分立式或分布式放大器,分布式FRA具有在線放大、延長(zhǎng)傳輸距離、實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離無(wú)中繼傳輸和遠(yuǎn)程泵浦的功能，尤其是適用于海底光纜通信等不方便設(shè)立中繼器的場(chǎng)合；由于放大是沿著光纖分布作用而不是集中作用，所以輸入光纖的光功率大為減少，從而非線性效應(yīng)，尤其是四波混頻效應(yīng)大大減少，因此適用于大容量DWDM系統(tǒng)。FRA不足之處在于需要特大功率的泵浦激光器，且ー個(gè)泵浦的FRA増益帶寬較窄。
發(fā)明內(nèi)容[0007]密集波分復(fù)用系統(tǒng)(DWDM)的速率和帶寬不斷提升，以IOG速率為基礎(chǔ)的DWDM系統(tǒng)必然成為主流的光傳輸系統(tǒng)。喇曼放大器正逐步進(jìn)入主流市場(chǎng)，但是其工程化和實(shí)用化的過(guò)程仍在完善之中。本發(fā)明通過(guò)優(yōu)化其結(jié)構(gòu)散熱技術(shù)和通過(guò)智能化控制技術(shù)提升產(chǎn)品的實(shí)用性可工程化應(yīng)用范圍，如溫度范圍和操作簡(jiǎn)易化。為解決上述技術(shù)問(wèn)題,本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是ー種智能化喇曼(Raman)放大器，包括散熱盒和智能控制模塊，所述智能控制模塊包括泵浦激光器模塊、控制驅(qū)動(dòng)電路模塊和電源及熱備份、檢測(cè)単元，所述控制驅(qū)動(dòng)電路模塊和電源及熱備份、檢測(cè)単元相連，所述泵浦激光器模塊和控制驅(qū)動(dòng)電路模塊設(shè)置在散熱盒內(nèi)。進(jìn)一歩，所述散熱盒采用硬鋁合金材料制成。進(jìn)一歩，所述散熱盒設(shè)有若干條散熱筋。通過(guò)上述技術(shù)方案來(lái)增加散熱面積。 進(jìn)ー步，所述散熱盒前后側(cè)面設(shè)置有風(fēng)扇安裝孔。進(jìn)ー步，所述散熱盒前側(cè)面的風(fēng)扇安裝孔為進(jìn)風(fēng)ロ，后側(cè)面的風(fēng)扇安裝孔為出風(fēng)□。進(jìn)一歩，所述進(jìn)風(fēng)ロ安裝有軸流進(jìn)風(fēng)電扇，所述出風(fēng)ロ安裝有軸流吸風(fēng)電扇。通過(guò)風(fēng)扇來(lái)對(duì)盒體內(nèi)部的大功率發(fā)熱元器件和電路模塊進(jìn)行強(qiáng)制對(duì)流散熱。進(jìn)ー步，所述泵浦激光器模塊上設(shè)置有散熱銅片，再通過(guò)風(fēng)扇的強(qiáng)制吹吸，可保證其發(fā)出的熱量快速導(dǎo)出。此結(jié)構(gòu)中的風(fēng)道上分別安裝了內(nèi)部最易發(fā)熱的大功率泵浦激光器和驅(qū)動(dòng)電路模塊，通過(guò)優(yōu)化Raman放大器模塊的風(fēng)道對(duì)流結(jié)構(gòu)，加速泵浦部分散熱片的對(duì)流熱交換的速度，同時(shí)通過(guò)對(duì)散熱片的流體力學(xué)的設(shè)計(jì)，使得散熱效果増加了 30%。進(jìn)ー步，所述智能控制模塊包括驅(qū)動(dòng)電路和智能控制部分，所述控制驅(qū)動(dòng)電路模塊包括泵浦光功率檢測(cè)單元，激光器背光檢測(cè)單元，泵浦電流、溫控電流檢測(cè)單元，溫控電路單元，泵浦電流驅(qū)動(dòng)單元，A/D轉(zhuǎn)換單元，D/A轉(zhuǎn)換單元,泵浦保護(hù)及開(kāi)關(guān)控制單元，F(xiàn)PGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列)単元，郵箱及背板接ロ単元，CPU部分，單板溫度檢測(cè)單元；所述泵浦激光器模塊連接泵浦光功率檢測(cè)單元、激光器背光檢測(cè)單元、溫控電路単元、泵浦電流驅(qū)動(dòng)單元和泵浦電流、溫控電流檢測(cè)單元，所述A/D轉(zhuǎn)換單元連接泵浦光功率檢測(cè)單元、激光器背光檢測(cè)單元和泵浦電流、溫控電流檢測(cè)單元，所述D/A轉(zhuǎn)換單元連接泵浦電流驅(qū)動(dòng)單元，所述FPGA單元連接A/D轉(zhuǎn)換單元、D/A轉(zhuǎn)換單元和CPU部分，所述泵浦保護(hù)及開(kāi)關(guān)控制單元連接FPGA単元和泵浦電流驅(qū)動(dòng)單元，所述CPU部分連接郵箱及背板接ロ単元和單板溫度檢測(cè)單元。進(jìn)ー步，所述激光器背光檢測(cè)單元、溫控電路単元、泵浦電流驅(qū)動(dòng)單元和泵浦保護(hù)及開(kāi)關(guān)控制単元均為2路。要使Raman放大器放大帶寬達(dá)70nm以上，必須對(duì)其泵浦的波長(zhǎng)選擇與無(wú)源器件的選擇有特殊的要求。由于Raman放大器高功率和寬帶的特殊性，其無(wú)源器件要求非常嚴(yán)格，普通的熔融拉錐器件已經(jīng)不能滿足其穩(wěn)定性的要求，需要選用鍍膜的器件來(lái)實(shí)現(xiàn)其承載高功率與寬帶的要求，同時(shí)由于其端ロ出光功率非常大，在實(shí)際應(yīng)用中需要考慮相關(guān)的安全控制方法，如反射功率探測(cè)，即如果光纖接頭或者光纖斷裂吋，將會(huì)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)關(guān)閉泵浦，以避免對(duì)操作人員造成傷害。[0021]本實(shí)用新型具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是I.散熱技術(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)散熱技術(shù)的改進(jìn)和優(yōu)化，増加了拉曼放大器的工程使用范圍，在特殊的エ作場(chǎng)合，如野外、室外、高溫工作區(qū)域等的適應(yīng)性；同時(shí)對(duì)散熱技術(shù)的改進(jìn)降低了產(chǎn)品的整體功耗，節(jié)省能源的同時(shí)增加了產(chǎn)品的可靠性散熱效果的増加，降低了 TEC(半導(dǎo)體致冷器)驅(qū)動(dòng)致冷電流，這將使得TEC的使用壽命得以延長(zhǎng)。2.智能化控制技術(shù)智能化控制技術(shù)有利于完善產(chǎn)品的實(shí)用化，降低產(chǎn)品的潛在風(fēng)險(xiǎn)。智能化控制技術(shù)既對(duì)產(chǎn)品本身進(jìn)行保護(hù)，同時(shí)對(duì)操作產(chǎn)品的人員進(jìn)行保護(hù)。拉曼放大器的輸出功率將近1W，而幾乎所有功率集中在直徑9um的光纖芯徑處，能量密度達(dá)到了 15. 7千瓦/平方毫米； 具有非常強(qiáng)的破壞能力；因此拉曼放大器的操作人員必須是經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的培訓(xùn)才能上崗，對(duì)人員的素質(zhì)和操作規(guī)范提出了很高的要求。智能化控制技術(shù)通過(guò)對(duì)拉曼放大器內(nèi)部參數(shù)的讀取、判別來(lái)分辨模塊的工作狀態(tài)；對(duì)于非正常的狀態(tài)及時(shí)關(guān)閉泵浦激光器，降低事故發(fā)生的概率；同時(shí)能夠及時(shí)保護(hù)產(chǎn)品本身的器件不受損壞。

圖I是本實(shí)用新型的散熱結(jié)構(gòu)主視圖圖2是本實(shí)用新型的散熱結(jié)構(gòu)俯視圖圖3是本實(shí)用新型的智能控制模塊的組成結(jié)構(gòu)示意圖圖中I、散熱盒2、風(fēng)扇安裝孔3、泵浦激光器模塊4、泵浦激光器模塊 5、進(jìn)風(fēng)ロ6、進(jìn)風(fēng)ロ7、出風(fēng)ロ8、出風(fēng)ロ9、控制驅(qū)動(dòng)電路模塊
具體實(shí)施方式
如圖1、2、3所示，本實(shí)用新型提供ー種智能化喇曼(Raman)放大器，包括散熱盒I和智能控制模塊，所述智能控制模塊包括泵浦激光器模塊3、4、控制驅(qū)動(dòng)電路模塊9和電源及熱備份、檢測(cè)単元，所述控制驅(qū)動(dòng)電路模塊9和電源及熱備份、檢測(cè)単元相連，所述泵浦激光器模塊3、4和控制驅(qū)動(dòng)電路模塊9設(shè)置在散熱盒I內(nèi)。進(jìn)ー步，所述散熱盒I采用硬鋁合金材料制成。進(jìn)ー步，所述散熱盒I設(shè)有若干條散熱筋。通過(guò)上述技術(shù)方案來(lái)增加散熱面積。進(jìn)ー步，所述散熱盒I前后側(cè)面設(shè)置有風(fēng)扇安裝孔2。進(jìn)ー步，所述散熱盒I前側(cè)面的風(fēng)扇安裝孔2為進(jìn)風(fēng)ロ 5、6，后側(cè)面的風(fēng)扇安裝孔2為出風(fēng)ロ 7、8。進(jìn)ー步，所述進(jìn)風(fēng)ロ 5、6安裝有軸流進(jìn)風(fēng)電扇，所述出風(fēng)ロ 7、8安裝有軸流吸風(fēng)電扇。通過(guò)風(fēng)扇來(lái)對(duì)盒體內(nèi)部的大功率發(fā)熱元器件和電路模塊進(jìn)行強(qiáng)制對(duì)流散熱。進(jìn)ー步，所述泵浦激光器模塊3、4上設(shè)置有散熱銅片，再通過(guò)風(fēng)扇的強(qiáng)制吹吸，可保證其發(fā)出的熱量快速導(dǎo)出。此結(jié)構(gòu)中的風(fēng)道上分別安裝了內(nèi)部最易發(fā)熱的大功率泵浦激光器和驅(qū)動(dòng)電路模塊，通過(guò)優(yōu)化Raman放大器模塊的風(fēng)道對(duì)流結(jié)構(gòu)，加速泵浦部分散熱片的對(duì)流熱交換的速度，同時(shí)通過(guò)對(duì)散熱片的流體力學(xué)的設(shè)計(jì)，使得散熱效果増加了 30%。進(jìn)ー步，所述控制驅(qū)動(dòng)電路模塊9包括泵浦光功率檢測(cè)單元，激光器背光檢測(cè)單元，泵浦電流、溫控電流檢測(cè)單元，溫控電路単元，泵浦電流驅(qū)動(dòng)單元，A/D轉(zhuǎn)換單元，D/A轉(zhuǎn)換單元，泵浦保護(hù)及開(kāi)關(guān)控制単元，F(xiàn)PGA (現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列)単元，郵箱及背板接ロ単元，CPU部分，單板溫度檢測(cè)單元；所述泵浦激光器模塊3、4連接泵浦光功率檢測(cè)單元、激光器背光檢測(cè)單元、溫控電路単元、泵浦電流驅(qū)動(dòng)單元和泵浦電流、溫控電流檢測(cè)單元，所述A/D轉(zhuǎn)換單元連接泵浦光功率檢測(cè)單元、激光器背光檢測(cè)單元和泵浦電流、溫控電流檢測(cè)單元，所述D/A轉(zhuǎn)換單元連接泵浦電流驅(qū)動(dòng)單元,所述FPGA單元連接A/D轉(zhuǎn)換單元、D/A轉(zhuǎn)換單元和CPU部分，所述泵浦保護(hù)及開(kāi)關(guān)控制單元連接FPGA単元和泵浦電流驅(qū)動(dòng)單元，所述CPU部分連接郵箱及背板接ロ単元和單板溫度檢測(cè)單元。 進(jìn)ー步，所述激光器背光檢測(cè)單元、溫控電路単元、泵浦電流驅(qū)動(dòng)單元和泵浦保護(hù)及開(kāi)關(guān)控制単元均為2路。要使Raman放大器放大帶寬達(dá)70nm以上，必須對(duì)其泵浦的波長(zhǎng)選擇與無(wú)源器件的選擇有特殊的要求。由于Raman放大器高功率和寬帶的特殊性，其無(wú)源器件要求非常嚴(yán)格，普通的熔融拉錐器件已經(jīng)不能滿足其穩(wěn)定性的要求，需要選用鍍膜的器件來(lái)實(shí)現(xiàn)其承載高功率與寬帶的要求，同時(shí)由于其端ロ出光功率非常大，在實(shí)際應(yīng)用中需要考慮相關(guān)的安全控制方法，如反射功率探測(cè)，即如果光纖接頭或者光纖斷裂吋，將會(huì)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)關(guān)閉泵浦，以避免對(duì)操作人員造成傷害。本實(shí)例的工作過(guò)程控制驅(qū)動(dòng)電路9驅(qū)動(dòng)泵浦激光器模塊3、4工作，通過(guò)智能控制模塊對(duì)內(nèi)部參數(shù)的讀取、判別來(lái)分辨泵浦激光器模塊3、4的工作狀態(tài)，對(duì)于非正常的狀態(tài)及時(shí)關(guān)閉泵浦激光器，降低事故發(fā)生概率，同時(shí)能夠及時(shí)保護(hù)產(chǎn)品本身的器件不受損壞。エ作過(guò)程中產(chǎn)生的熱量通過(guò)泵浦激光器模塊3、4本身的散熱銅片及風(fēng)扇和優(yōu)化的風(fēng)道對(duì)流結(jié)構(gòu)進(jìn)行散熱。以上對(duì)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，但所述內(nèi)容僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，不能被認(rèn)為用于限定本實(shí)用新型的實(shí)施范圍。凡依本實(shí)用新型申請(qǐng)范圍所作的均等變化與改進(jìn)等，均應(yīng)仍歸屬于本實(shí)用新型的專利涵蓋范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.ー種智能化喇曼(Raman)放大器,其特征在于包括散熱盒(I)和智能控制模塊，所述智能控制模塊包括泵浦激光器模塊(3、4)、控制驅(qū)動(dòng)電路模塊(9)和電源及熱備份、檢測(cè)單元，所述控制驅(qū)動(dòng)電路模塊(9)和電源及熱備份、檢測(cè)単元相連，所述泵浦激光器模塊(3,4)和控制驅(qū)動(dòng)電路模塊(9)設(shè)置在散熱盒(I)內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的智能化喇曼(Raman)放大器，其特征在于所述散熱盒(I)采用硬鋁合金材料制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的智能化喇曼(Raman)放大器，其特征在于所述散熱盒(I)設(shè)有若干條散熱筋。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的智能化喇曼(Raman)放大器，其特征在于所述散熱盒(I)前后側(cè)面設(shè)置有風(fēng)扇安裝孔(2)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的智能化喇曼(Raman)放大器，其特征在于所述散熱盒(I)前側(cè)面的風(fēng)扇安裝孔(2)為進(jìn)風(fēng)ロ(5、6)，后側(cè)面的風(fēng)扇安裝孔(2)為出風(fēng)ロ(7、8)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的智能化喇曼(Raman)放大器,其特征在于所述進(jìn)風(fēng)ロ(5、6)安裝有軸流進(jìn)風(fēng)電扇，所述出風(fēng)ロ(7、8)安裝有軸流吸風(fēng)電扇。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的智能化喇曼(Raman)放大器，其特征在于所述泵浦激光器模塊(3、4)上設(shè)置有散熱銅片。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的智能化喇曼(Raman)放大器,其特征在于所述控制驅(qū)動(dòng)電路模塊(9)包括泵浦光功率檢測(cè)單元，激光器背光檢測(cè)單元，泵浦電流、溫控電流檢測(cè)單元，溫控電路單元，泵浦電流驅(qū)動(dòng)單元，A/D轉(zhuǎn)換單元，D/A轉(zhuǎn)換單元,泵浦保護(hù)及開(kāi)關(guān)控制単元，F(xiàn)PGA単元，郵箱及背板接ロ単元，CPU部分，單板溫度檢測(cè)單元；所述泵浦激光器模塊(3、4)連接泵浦光功率檢測(cè)單元、激光器背光檢測(cè)單元、溫控電路単元、泵浦電流驅(qū)動(dòng)單元和泵浦電流、溫控電流檢測(cè)單元，所述A/D轉(zhuǎn)換單元連接泵浦光功率檢測(cè)單元、激光器背光檢測(cè)單元和泵浦電流、溫控電流檢測(cè)單元，所述D/A轉(zhuǎn)換單元連接泵浦電流驅(qū)動(dòng)單元，所述FPGA單元連接A/D轉(zhuǎn)換單元、D/A轉(zhuǎn)換單元和CPU部分,所述泵浦保護(hù)及開(kāi)關(guān)控制單元連接FPGA単元和泵浦電流驅(qū)動(dòng)單元，所述CPU部分連接郵箱及背板接ロ単元和單板溫度檢測(cè)單元。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的智能化喇曼(Raman)放大器，其特征在干所述激光器背光檢測(cè)單元、溫控電路単元、泵浦電流驅(qū)動(dòng)單元和泵浦保護(hù)及開(kāi)關(guān)控制単元均為2路。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種智能化喇曼(Raman)放大器，包括散熱盒和智能控制模塊，所述智能控制模塊包括泵浦激光器模塊、控制驅(qū)動(dòng)電路模塊和電源及熱備份、檢測(cè)單元，所述控制驅(qū)動(dòng)電路模塊和電源及熱備份、檢測(cè)單元相連，所述泵浦激光器模塊和控制驅(qū)動(dòng)電路模塊設(shè)置在散熱盒內(nèi)。本實(shí)用新型的有益效果是通過(guò)對(duì)散熱技術(shù)的改進(jìn)和優(yōu)化，增加了放大器的工程使用范圍，同時(shí)降低了產(chǎn)品的整體功耗，節(jié)省能源的同時(shí)增加了產(chǎn)品的可靠性，散熱效果的增加，降低了TEC驅(qū)動(dòng)致冷電流，這將使得TEC的使用壽命得以延長(zhǎng)；智能化控制技術(shù)有利于完善產(chǎn)品的實(shí)用化，降低產(chǎn)品的潛在風(fēng)險(xiǎn)。智能化控制技術(shù)既對(duì)產(chǎn)品本身進(jìn)行保護(hù)，同時(shí)對(duì)操作人員進(jìn)行保護(hù)。
文檔編號(hào)H01S3/04GK202662971SQ20122028507
公開(kāi)日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2012年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月15日
發(fā)明者羅文國(guó), 閔春華, 楊冬霞 申請(qǐng)人:天津飛訊科技有限公司