专利名称：智能化喇曼(Raman)放大器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于光纤通信领域，尤其是涉及ー种带宽宽并且具有自我监控和漏光保护的新型光放大器。
背景技术：
光放大器技术具有对光信号进行实时、在线、宽带、高増益、低噪声、低功耗以及波长、速率和调制方式透明的直接放大功能，是新一代DWDM系统中不可缺少的关键技木。该技术既解决了衰减对光网络传输距离的限制，又开创了 1550nm波段的波分复用，从而将使超高速、超大容量、超长距离的波分复用(WDM)、密集波分复用(DWDM)、全光传输、光孤子传 输等成为现实，是光纤通信发展史上的一个划时代的里程碑。光放大器(OA) —般由增益介质、泵浦光和输入输出I禹合结构组成,可以作为前置放大器、线路放大器、功率放大器，是光纤通信中的关键部件之一。其作用就是对复用后的光信号进行光放大，以延长无中继系统或无再生系统的光缆传输距离。一个好的光放大器应具有输出功率高、放大带宽宽、噪声系数低、增益谱平坦等特性。目前光放大器形式主要有三种1)利用激光二极管(LD)制作的半导体光放大器(SOA) ；2)利用掺稀土光纤制作的光纤放大器，其中以掺铒光纤放大器(EDFA)为主；3)利用常规光纤非线性效应制作的分布式光放大器，典型的是光纤喇曼放大器(FRA)。EDFA的出现确实极大的促进了现代光通信系统的发展。但是随着现代光网络进一步发展，一方面EDFA已经不能满足现有系统对超大容量的要求，另ー方面EDFA也会带来光信号信噪比的不断恶化而不能满足超长距离传输的要求。为此，必须要提出ー种既要满足超宽带宽要求，又能满足超低噪声要求的新型光放大器。光纤喇曼放大器(FRA)由于其自身固有的全波段可放大、噪声指数小等特性，成为了新一代放大器的首选。FRA是基于受激喇曼散射(SRS)机制的光放大器，此光放大技术是在近年来大功率半导体激光器研制成功后才真正走向实用的。在许多非线性介质中，SRS是非线性光学中ー个很重要的非线性效应，它将一小部分入射功率由一光束转移到频率比其低的斯托克斯波上；如果ー个弱信号与一个强泵浦光波同时在光纤中传输，并且弱信号波长位于泵浦光波的喇曼增益谱带宽之内，则此弱信号可被该光纤放大。FRA具有带宽宽、增益高、噪声低、串扰小、温度稳定性好等特点，因此与常规EDFA混合使用时，可大大降低系统的噪声系数，增加传输距离；FRA的増益介质为光纤，因此与光纤系统有良好的兼容性,可制成分立式或分布式放大器,分布式FRA具有在线放大、延长传输距离、实现长距离无中继传输和远程泵浦的功能，尤其是适用于海底光缆通信等不方便设立中继器的场合；由于放大是沿着光纤分布作用而不是集中作用，所以输入光纤的光功率大为減少，从而非线性效应，尤其是四波混频效应大大減少，因此适用于大容量DWDM系统。FRA不足之处在于需要特大功率的泵浦激光器，且ー个泵浦的FRA増益带宽较窄。
发明内容[0007]密集波分复用系统(DWDM)的速率和带宽不断提升，以IOG速率为基础的DWDM系统必然成为主流的光传输系统。喇曼放大器正逐步进入主流市场，但是其工程化和实用化的过程仍在完善之中。本发明通过优化其结构散热技术和通过智能化控制技术提升产品的实用性可工程化应用范围，如温度范围和操作简易化。为解决上述技术问题,本实用新型采用的技术方案是ー种智能化喇曼(Raman)放大器，包括散热盒和智能控制模块，所述智能控制模块包括泵浦激光器模块、控制驱动电路模块和电源及热备份、检测単元，所述控制驱动电路模块和电源及热备份、检测単元相连，所述泵浦激光器模块和控制驱动电路模块设置在散热盒内。进一歩，所述散热盒采用硬铝合金材料制成。进一歩，所述散热盒设有若干条散热筋。通过上述技术方案来增加散热面积。 进ー步，所述散热盒前后侧面设置有风扇安装孔。进ー步，所述散热盒前侧面的风扇安装孔为进风ロ，后侧面的风扇安装孔为出风□。进一歩，所述进风ロ安装有轴流进风电扇，所述出风ロ安装有轴流吸风电扇。通过风扇来对盒体内部的大功率发热元器件和电路模块进行强制对流散热。进ー步，所述泵浦激光器模块上设置有散热铜片，再通过风扇的強制吹吸，可保证其发出的热量快速导出。此结构中的风道上分別安装了内部最易发热的大功率泵浦激光器和驱动电路模块，通过优化Raman放大器模块的风道对流结构，加速泵浦部分散热片的对流热交換的速度，同时通过对散热片的流体力学的设计，使得散热效果増加了 30%。进ー步，所述智能控制模块包括驱动电路和智能控制部分，所述控制驱动电路模块包括泵浦光功率检测单元，激光器背光检测单元，泵浦电流、温控电流检测单元，温控电路单元，泵浦电流驱动单元，A/D转换单元，D/A转换单元,泵浦保护及开关控制单元，FPGA(现场可编程逻辑门阵列)単元，邮箱及背板接ロ単元，CPU部分，单板温度检测单元；所述泵浦激光器模块连接泵浦光功率检测单元、激光器背光检测单元、温控电路単元、泵浦电流驱动单元和泵浦电流、温控电流检测单元，所述A/D转换单元连接泵浦光功率检测单元、激光器背光检测单元和泵浦电流、温控电流检测单元，所述D/A转换单元连接泵浦电流驱动单元，所述FPGA单元连接A/D转换单元、D/A转换单元和CPU部分，所述泵浦保护及开关控制单元连接FPGA単元和泵浦电流驱动单元，所述CPU部分连接邮箱及背板接ロ単元和单板温度检测单元。进ー步，所述激光器背光检测单元、温控电路単元、泵浦电流驱动单元和泵浦保护及开关控制単元均为2路。要使Raman放大器放大带宽达70nm以上，必须对其泵浦的波长选择与无源器件的选择有特殊的要求。由于Raman放大器高功率和宽带的特殊性，其无源器件要求非常严格，普通的熔融拉锥器件已经不能满足其稳定性的要求，需要选用镀膜的器件来实现其承载高功率与宽带的要求，同时由于其端ロ出光功率非常大，在实际应用中需要考虑相关的安全控制方法，如反射功率探測，即如果光纤接头或者光纤断裂吋，将会实现自动关闭泵浦，以避免对操作人员造成伤害。[0021]本实用新型具有的优点和积极效果是I.散热技术的优化设计通过对散热技术的改进和优化，増加了拉曼放大器的工程使用范围，在特殊的エ作场合，如野外、室外、高温工作区域等的适应性；同时对散热技术的改进降低了产品的整体功耗，节省能源的同时增加了产品的可靠性散热效果的増加，降低了 TEC(半导体致冷器)驱动致冷电流，这将使得TEC的使用寿命得以延长。2.智能化控制技术智能化控制技术有利于完善产品的实用化，降低产品的潜在风险。智能化控制技术既对产品本身进行保护，同时对操作产品的人员进行保护。拉曼放大器的输出功率将近1W，而几乎所有功率集中在直径9um的光纤芯径处，能量密度达到了 15. 7千瓦/平方毫米； 具有非常强的破坏能力；因此拉曼放大器的操作人员必须是经过严格的培训才能上岗，对人员的素质和操作规范提出了很高的要求。智能化控制技术通过对拉曼放大器内部參数的读取、判别来分辨模块的工作状态；对于非正常的状态及时关闭泵浦激光器，降低事故发生的概率；同时能够及时保护产品本身的器件不受损坏。
图I是本实用新型的散热结构主视图图2是本实用新型的散热结构俯视图图3是本实用新型的智能控制模块的组成结构示意图图中I、散热盒2、风扇安装孔3、泵浦激光器模块4、泵浦激光器模块 5、进风ロ6、进风ロ7、出风ロ8、出风ロ9、控制驱动电路模块
具体实施方式
如图1、2、3所示，本实用新型提供ー种智能化喇曼(Raman)放大器，包括散热盒I和智能控制模块，所述智能控制模块包括泵浦激光器模块3、4、控制驱动电路模块9和电源及热备份、检测単元，所述控制驱动电路模块9和电源及热备份、检测単元相连，所述泵浦激光器模块3、4和控制驱动电路模块9设置在散热盒I内。进ー步，所述散热盒I采用硬铝合金材料制成。进ー步，所述散热盒I设有若干条散热筋。通过上述技术方案来增加散热面积。进ー步，所述散热盒I前后侧面设置有风扇安装孔2。进ー步，所述散热盒I前侧面的风扇安装孔2为进风ロ 5、6，后侧面的风扇安装孔2为出风ロ 7、8。进ー步，所述进风ロ 5、6安装有轴流进风电扇，所述出风ロ 7、8安装有轴流吸风电扇。通过风扇来对盒体内部的大功率发热元器件和电路模块进行强制对流散热。进ー步，所述泵浦激光器模块3、4上设置有散热铜片，再通过风扇的強制吹吸，可保证其发出的热量快速导出。此结构中的风道上分別安装了内部最易发热的大功率泵浦激光器和驱动电路模块，通过优化Raman放大器模块的风道对流结构，加速泵浦部分散热片的对流热交換的速度，同时通过对散热片的流体力学的设计，使得散热效果増加了 30%。进ー步，所述控制驱动电路模块9包括泵浦光功率检测单元，激光器背光检测单元，泵浦电流、温控电流检测单元，温控电路単元，泵浦电流驱动单元，A/D转换单元，D/A转换单元，泵浦保护及开关控制単元，FPGA (现场可编程逻辑门阵列)単元，邮箱及背板接ロ単元，CPU部分，单板温度检测单元；所述泵浦激光器模块3、4连接泵浦光功率检测单元、激光器背光检测单元、温控电路単元、泵浦电流驱动单元和泵浦电流、温控电流检测单元，所述A/D转换单元连接泵浦光功率检测单元、激光器背光检测单元和泵浦电流、温控电流检测单元，所述D/A转换单元连接泵浦电流驱动单元,所述FPGA单元连接A/D转换单元、D/A转换单元和CPU部分，所述泵浦保护及开关控制单元连接FPGA単元和泵浦电流驱动单元，所述CPU部分连接邮箱及背板接ロ単元和单板温度检测单元。 进ー步，所述激光器背光检测单元、温控电路単元、泵浦电流驱动单元和泵浦保护及开关控制単元均为2路。要使Raman放大器放大带宽达70nm以上，必须对其泵浦的波长选择与无源器件的选择有特殊的要求。由于Raman放大器高功率和宽带的特殊性，其无源器件要求非常严格，普通的熔融拉锥器件已经不能满足其稳定性的要求，需要选用镀膜的器件来实现其承载高功率与宽带的要求，同时由于其端ロ出光功率非常大，在实际应用中需要考虑相关的安全控制方法，如反射功率探測，即如果光纤接头或者光纤断裂吋，将会实现自动关闭泵浦，以避免对操作人员造成伤害。本实例的工作过程控制驱动电路9驱动泵浦激光器模块3、4工作，通过智能控制模块对内部參数的读取、判别来分辨泵浦激光器模块3、4的工作状态，对于非正常的状态及时关闭泵浦激光器，降低事故发生概率，同时能够及时保护产品本身的器件不受损坏。エ作过程中产生的热量通过泵浦激光器模块3、4本身的散热铜片及风扇和优化的风道对流结构进行散热。以上对本实用新型的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。
权利要求1.ー种智能化喇曼(Raman)放大器,其特征在于包括散热盒(I)和智能控制模块，所述智能控制模块包括泵浦激光器模块(3、4)、控制驱动电路模块(9)和电源及热备份、检测单元，所述控制驱动电路模块(9)和电源及热备份、检测単元相连，所述泵浦激光器模块(3,4)和控制驱动电路模块(9)设置在散热盒(I)内。
2.根据权利要求I所述的智能化喇曼(Raman)放大器，其特征在于所述散热盒(I)采用硬铝合金材料制成。
3.根据权利要求I所述的智能化喇曼(Raman)放大器，其特征在于所述散热盒(I)设有若干条散热筋。
4.根据权利要求I所述的智能化喇曼(Raman)放大器，其特征在于所述散热盒(I)前后侧面设置有风扇安装孔(2)。
5.根据权利要求4所述的智能化喇曼(Raman)放大器，其特征在于所述散热盒(I)前侧面的风扇安装孔(2)为进风ロ(5、6)，后侧面的风扇安装孔(2)为出风ロ(7、8)。
6.根据权利要求5所述的智能化喇曼(Raman)放大器,其特征在于所述进风ロ(5、6)安装有轴流进风电扇，所述出风ロ(7、8)安装有轴流吸风电扇。
7.根据权利要求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块(3、4)上设置有散热铜片。
8.根据权利要求1-7任一项所述的智能化喇曼(Raman)放大器,其特征在于所述控制驱动电路模块(9)包括泵浦光功率检测单元，激光器背光检测单元，泵浦电流、温控电流检测单元，温控电路单元，泵浦电流驱动单元，A/D转换单元，D/A转换单元,泵浦保护及开关控制単元，FPGA単元，邮箱及背板接ロ単元，CPU部分，单板温度检测单元；所述泵浦激光器模块(3、4)连接泵浦光功率检测单元、激光器背光检测单元、温控电路単元、泵浦电流驱动单元和泵浦电流、温控电流检测单元，所述A/D转换单元连接泵浦光功率检测单元、激光器背光检测单元和泵浦电流、温控电流检测单元，所述D/A转换单元连接泵浦电流驱动单元，所述FPGA单元连接A/D转换单元、D/A转换单元和CPU部分,所述泵浦保护及开关控制单元连接FPGA単元和泵浦电流驱动单元，所述CPU部分连接邮箱及背板接ロ単元和单板温度检测单元。
9.根据权利要求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检测单元、温控电路単元、泵浦电流驱动单元和泵浦保护及开关控制単元均为2路。
专利摘要本实用新型提供一种智能化喇曼(Raman)放大器，包括散热盒和智能控制模块，所述智能控制模块包括泵浦激光器模块、控制驱动电路模块和电源及热备份、检测单元，所述控制驱动电路模块和电源及热备份、检测单元相连，所述泵浦激光器模块和控制驱动电路模块设置在散热盒内。本实用新型的有益效果是通过对散热技术的改进和优化，增加了放大器的工程使用范围，同时降低了产品的整体功耗，节省能源的同时增加了产品的可靠性，散热效果的增加，降低了TEC驱动致冷电流，这将使得TEC的使用寿命得以延长；智能化控制技术有利于完善产品的实用化，降低产品的潜在风险。智能化控制技术既对产品本身进行保护，同时对操作人员进行保护。
文档编号H01S3/04GK202662971SQ20122028507
公开日2013年1月9日 申请日期2012年6月15日 优先权日2012年6月15日
发明者罗文国, 闵春华, 杨冬霞 申请人:天津飞讯科技有限公司