CN111829753A - 一种光纤放大器工作状态的监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光纤放大器工作状态的监测装置，属于激光技术领域。包括一个激光传输单元，其包括:一个增益光纤，一个光纤合束器，一个光纤隔离器，一个监测单元，其包括：一个监测组件，一个显示器。该光纤放大器工作状态的监测装置改善了由于无法对光纤放大器的工作状态进行实时监测，导致光纤放大器出现异常时，排查困难且耗时的问题。

Description

一种光纤放大器工作状态的监测装置

技术领域

本发明涉及激光状态监测技术领域，具体涉及一种光纤放大器工作状态的监测装置。

背景技术

光纤放大器是能够放大光信号的放大设备，在使用时，光纤放大器工作状态异常时，需要使用者开盖逐级测试排查各级光纤放大器，排查问题源的过程复杂且耗时，浪费使用者的时间和精力。

发明内容

为此，本发明提供了一种光纤放大器工作状态的监测装置，以解决现有技术中使用者无法直观实时的获取光纤放大器工作状态的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案，其特征在于，监测装置包括：

一个光纤放大器，其包括:

一个壳体，其具有一个内腔，壳体具有一个第一端面，第一端面平行于支撑面。

一个盖板，盖板沿一个第一转动轴线转动连接壳体，以使盖板能够扣合于壳体。

一个激光传输单元，其包括：

一个泵浦激光器，其能够发出泵浦激光。

一个信号激光器，其能够发出信号激光。

一个光纤合束器，其设于第一端面，光纤合束器具有一个第一输入端和一个第一输出端，第一输入端与泵浦激光器之间形成第一光路，第一输入端与信号激光器之间形成第二光路，光纤合束器将接收到的泵浦激光和信号激光合并成一个激光束，第一输出端能够输出激光束。和

一个增益光纤，其设于第一端面，增益光纤具有一个第二输入端，第二输入端与光纤合束器的第一输出端相连。增益光纤既能吸收泵浦光又能放大激光束中的信号激光，增益光纤在吸收泵浦激光后发出荧光。荧光布满增益光纤。

一个监测单元，其包括：

一个监测组件，其设于盖板，监测组件包括滤波器和成像设备，滤波器具有一个采集输入端和一个采集输出端，采集输入端与增益光纤相对应设置且采集输入端能够接收增益光纤的光信息，光信息经滤波器过滤出荧光信息，采集输出端能够输出经过滤得到的荧光信息，成像设备具有一个第三输入端和一个第三输出端，第三输入端与采集输出端相电连接，第三输入端能够接收采集输出端输出的荧光信息，第三输出端能够输出第三输入端接收到的荧光信息。和

一个显示器，其设置于壳体外部，显示器具有一个第四输入端，第四输入端与第三输出端相电连接，第四输入端接收第三输出端输出的荧光信息。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

进一步地，增益光纤还具有一个第二输出端，第二输出端能够输出放大后的信号激光。

进一步地，激光传输单元还包括一个光纤隔离器。

光纤隔离器设置于光纤放大器腔体内部且具有一个第五输入端和一个第五输出端。

第五输入端与第二输出端相连，第五输入端能够接收第二输出端输出的放大激光。

第五输出端能够输出第五输入端接收的信号激光。

进一步地，光纤隔离器的第五输出端与壳体外部形成第三光路，第五输出端输出的信号激光通过第三光路传输。

进一步地，增益光纤呈弯折分散状设于腔体内部。

进一步地，监测组件与放大器的固接方式可采用嵌入式连接。

本发明具有如下优点：

本发明中的光纤放大器工作状态的监测装置，能够对光纤放大器的工作状态进行实时监测，在光纤放大器出现异常时，使用者能够通过观察显示器上荧光图像的亮度来监测光纤放大器的工作状态，通过工作人员或者监测组件准确找出增益光纤内部出现的坏点，大大降低了光纤放大器故障排查困难且耗时的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明实施例的整体结构开盖示意图。

图2为本发明实施例的流程图。

图3为本发明实施例的激光传输单元与检测单元关系示意图。

图4为本发明实施例的整体结构示意图。

图5为本发明实施例的增益光纤俯视图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

光纤放大器1，腔体11，光纤合束器2，第一光路21，第二光路22，泵浦激光器3，信号激光器4，增益光纤5，光纤隔离器6，第三光路61，监测组件7，滤波器71，成像设备72，显示器8，光斑9。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-5所示，本发明实施例提供了一种光纤放大器1工作状态的监测装置，包括：一个光纤放大器1，其包括:一个壳体，其具有一个内腔11，壳体具有一个第一端面，第一端面平行于支撑面。一个盖板，盖板沿一个第一转动轴线转动连接壳体，以使盖板能够扣合于壳体。

一个激光传输单元，其包括：一个光纤合束器2，其设置于光纤放大器1腔体11内部且具有一个第一输入端和一个第一输出端，第一输入端分别通过第一光路21与第二光路22分别一一对应相连有泵浦激光器3和信号激光器4，泵浦激光器3能够发出泵浦激光，信号激光器4能够发出信号激光，光纤合束器2将接收到的泵浦激光和信号激光合并成一个激光束，第一输出端能够输出激光束。用以将泵浦激光和信号激光合并，使得泵浦激光和信号激光成为一束激光束。

一个增益光纤5，其设置于光纤放大器1腔体11内部且能放大激光束中的信号激光，增益光纤5具有一个第二输入端，第二输入端与光纤合束器2的第一输出端相连。增益光纤5吸收泵浦光，增益光纤5在吸收泵浦激光后发出荧光。荧光布满增益光纤5。用以为光纤放大器1提供激光增益，使得激光束被放大。

一个监测单元，其包括：一个监测组件7，其设于光纤放大器1腔体11外壁，监测组件7包括滤波器71和成像设备72，所述成像设备包括但不限于CCD，摄像头，雪崩二极管，PD探测器；滤波器71具有一个采集输入端和一个采集输出端，采集输入端与增益光纤5相对应设置且采集输入端能够接收增益光纤5的光信息，光信息经滤波器71过滤出荧光信息，采集输出端能够输出经过滤得到的荧光信息，成像设备72具有一个第三输入端和一个第三输出端，第三输入端与采集输出端相电连接，第三输入端能够接收采集输出端输出的荧光信息，第三输出端能够输出第三输入端接收到的荧光信息。用以采集拍摄增益激光的荧光信息，使得增益激光的荧光信息能够被实时监测。

一个显示器8，其设置于光纤放大器1的腔体11外部且具有一个第四输入端，第四输入端与第三输出端相电连接，第四输入端接收第三输出端输出的荧光信息。用以显示增益激光的荧光图案，使得工作人员能够通过显示器8读取增益光纤5的荧光图案，使得工作人员能够根据读取到的荧光图案准确找出增益光纤5内部出现的坏点。

如图1-2所示，本发明实施例提供了一种光纤放大器工作状态的监测装置，增益光纤5还具有一个第二输出端，第二输出端能够输出放大后的信号激光。

如图1所示，本发明实施例提供了一种光纤放大器1工作状态的监测装置，激光传输单元还包括一个光纤隔离器6。光纤隔离器6设置于光纤放大器1腔体11内部且具有一个第五输入端和一个第五输出端。第五输入端与第二输出端相连，第五输入端能够接收第二输出端输出的放大激光。第五输出端能够输出第五输入端接收的信号激光。用以将放大后的信号激光光单向输出，使得信号激光不能逆向传输。

如图1所示，本发明实施例提供了一种光纤放大器1工作状态的监测装置，监测组件7与放大器的固接方式可采用嵌入式连接。用以更稳定的监测放大器的工作状态。

如图1-2所示，本发明实施例提供了一种光纤放大器1工作状态的监测装置，增益光纤5呈弯折分散状设于腔体11内部。用以使得荧光均匀的布置在光纤放大器1的腔体11内部。

如图1所示，本发明实施例提供了一种光纤放大器1工作状态的监测装置，光纤隔离器6的第三输出端输出的激光束通过第三光路61传输。用以将放大后的信号激光输出。

需要说明的是，光纤放大器的型号可采用但不限于E3X-HD10。

光纤合束器的型号可采用但不限于MPC RGB 2*1。

泵浦激光器的型号可采用但不限于LD-500。

信号激光器的型号可采用但不限于SPITLIGHT200；

滤波器的型号可采用但不限于ZCAT3035-1330。

成像设备的型号可采用但不限于PD140E。

显示器的型号可采用单不限于CRT。

该光纤放大器1工作状态的监测装置的使用过程如下：

使用时，当光纤放大器1工作时，泵浦激光器3放射泵浦激光，随着泵浦功率逐渐增强，增益光纤5吸收泵浦光后发出荧光，荧光充满整个增益光纤5，当泵浦功率恒定时，荧光与激光放大处于平衡且稳定的状态。

当光纤放大器1工作处于异常状态时，荧光将会增强，工作人员通过观察显示器8上显示的荧光图像亮度就可以实时监测光纤放大器1的工作状态。

当增益光纤5内部出现局部的损坏，该损坏处散射出更多的荧光，此时，增益光纤5上出现一个发荧光的亮点，工作人员可以通过监测增益光纤5上有误亮点来判断增益光纤5内部是否损坏。

工作原理如下：

掺稀土离子的增益光纤5是各种光纤放大器1中的重要组成部分，为光纤放大器1提供激光增益。在信号激光放大的过程中，随着泵浦功率的逐渐增强，增益光纤吸收泵浦激光后将发出荧光，并逐渐充满整根增益光纤5，这其实是掺稀土离子受到激光的频率转换发光，是由稀土离子间的电多级相互作用所导致的，即处于激发态的稀土离子相互作用，同时湮没而产生可见波段的合作荧光发射。

设增益光纤5中掺杂粒子密度为N，上下能级的离子数密度分别为N2、N1，则合作荧光强度I如下关系式：

dN₂/dt＝0 (1)

在激光放大稳态条件下，通过泵浦激光、信号激光和放大自发辐射光的受激吸收、受激辐射几率、受激辐射截面和自发辐射几率可计算求得：

E_P代表了泵浦激光的能量。对于激光稳定态放大，放大输出光强I_out与输入信号光强I_in和泵浦能量E_P的关系式如下：

I_out＝I_in*exp(KE_P) (3)

光纤放大器1中，泵浦功率恒定，因此，合作荧光光强与激光放大输出光强呈现竞争关系，当光纤放大器1稳定放大，合作荧光与激光放大呈平衡且稳定状态，一旦光纤放大器1工作异常，合作荧光将增加，其光强增强，成像设备72拍摄到的荧光图像亮度增加，通过显示器8可观察合作荧光图像亮度即进入完成对光纤放大器工作状态的实时监测；另外，当增益光纤内部出现局部的损坏，该损坏处会散射出更多荧光，宏观的表现就是光纤上出现一个发荧光的亮点；因而通过监测增益光纤上有无亮点也是判断增益光纤是否内部损坏的一个方法。

以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种光纤放大器工作状态的监测装置，其特征在于，所述监测装置包括：

一个光纤放大器，其包括:

一个壳体，其具有一个内腔，所述壳体具有一个第一端面，所述第一端面平行于所述支撑面；

一个盖板，所述盖板沿一个第一转动轴线转动连接所述壳体，以使所述盖板能够扣合于所述壳体；

一个激光传输单元，其包括：

一个泵浦激光器，其能够发出泵浦激光；

一个信号激光器，其能够发出信号激光；

一个光纤合束器，其设于所述第一端面，所述光纤合束器具有一个第一输入端和一个第一输出端，所述第一输入端与所述泵浦激光器之间形成第一光路，所述第一输入端与所述信号激光器之间形成第二光路，所述光纤合束器将接收到的泵浦激光和信号激光合并成一个激光束，所述第一输出端能够输出所述激光束；和

一个增益光纤，其设于所述第一端面，所述增益光纤具有一个第二输入端，所述第二输入端与所述光纤合束器的第一输出端相连；所述增益光纤既能吸收所述泵浦光又能放大所述激光束中的信号激光，所述增益光纤在吸收所述泵浦激光后发出荧光；所述荧光布满所述增益光纤；

一个监测单元，其包括：

一个监测组件，其设于所述盖板，所述监测组件包括滤波器和成像设备，所述滤波器具有一个采集输入端和一个采集输出端，所述采集输入端与所述增益光纤相对应设置且所述采集输入端能够接收所述增益光纤的光信息，所述光信息经所述滤波器过滤出荧光信息，所述采集输出端能够输出经过滤得到的荧光信息，所述成像设备具有一个第三输入端和一个第三输出端，所述第三输入端与所述采集输出端相电连接，所述第三输入端能够接收所述采集输出端输出的荧光信息，所述第三输出端能够输出所述第三输入端接收到的荧光信息；和

一个显示器，其设置于所述壳体外部，所述显示器具有一个第四输入端，所述第四输入端与所述第三输出端相电连接，所述第四输入端接收所述第三输出端输出的荧光信息。

2.如权利要求1所述的一种光纤放大器工作状态的监测装置，其特征是，所述增益光纤还具有一个第二输出端，所述第二输出端能够输出放大后的信号激光。

3.如权利要求2所述的一种光纤放大器工作状态的监测装置，其特征是，所述激光传输单元还包括一个光纤隔离器；

所述光纤隔离器设置于所述光纤放大器腔体内部且具有一个第五输入端和一个第五输出端；

所述第五输入端与所述第二输出端相连，所述第五输入端能够接收所述第二输出端输出的放大激光；

所述第五输出端能够输出所述第五输入端接收的信号激光。

4.如权利要求3所述的一种光纤放大器工作状态的监测装置，其特征是，所述光纤隔离器的第五输出端与所述壳体外部形成第三光路，所述第五输出端输出的信号激光通过第三光路传输。

5.如权利要求1所述的一种光纤放大器工作状态的监测装置，其特征是，所述监测组件与所述放大器的固接方式可采用嵌入式连接。

6.如权利要求1所述的一种光纤放大器工作状态的监测装置，其特征是，所述增益光纤呈弯折分散状设于所述腔体内部。

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