一種用于大功率激光的光隔離方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于大功率激光的光隔離方法，屬于強激光【技術(shù)領(lǐng)域】。本方法將激光源、準(zhǔn)直透鏡、半波片依次排列，激光源與準(zhǔn)直透鏡、半波片同光軸；根據(jù)衍射方程的一級衍射條件，確定光柵刻線間距d，制作大功率衍射型反射光柵，并排列到半波片之后，光軸穿過光柵的中心。激光源發(fā)出激光束，透過準(zhǔn)直透鏡、半波片，入射到光柵上。壓電陶瓷驅(qū)動光柵，實現(xiàn)對光柵的角度掃描并對光柵與光軸間的夾角大小進(jìn)行微調(diào)，使得入射激光完全按照一級衍射輸出，實現(xiàn)大功率激光的光隔離。通過光柵衍射可在任何波長范圍內(nèi)實現(xiàn)對最高10000w的大功率激光的光隔離，并實現(xiàn)高的隔離效率，且能調(diào)節(jié)簡單。
【專利說明】一種用于大功率激光的光隔罔方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于大功率激光的光隔離方法，屬于強激光【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]光隔離器在工業(yè)，科研應(yīng)用越來越廣泛。通常光隔離可根據(jù)法拉第效應(yīng)來實現(xiàn)，如圖1所示。但是這類光隔離對光束的波長和功率都有一定的限制，對于大功率光隔離，特殊波長的光隔離，目前還沒有有效的方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了實現(xiàn)大功率光隔離的問題，提出一種用于大功率激光的光隔離方法，利用光柵來實現(xiàn)大功率激光光隔離。
[0004]一種用于大功率激光的光隔離方法，具體步驟如下:
[0005]步驟一，將激光源、準(zhǔn)直透鏡、半波片依次排列，激光源與準(zhǔn)直透鏡、半波片同光軸。
[0006]步驟二，根據(jù)衍射方程的一級衍射條件:
[0007]d (sin a -sin β ) = λ(I)
[0008]其中d是光柵刻線間距，λ為激光源發(fā)出的激光束波長，α為激光束到光柵的入射角度，β為激光束經(jīng)光柵后的衍射角度。確定光柵刻線間距d，制作光柵。α和β根據(jù)光隔離任務(wù)的具體角度要求計算得出。
[0009]所述光柵為大功率衍射型反射光柵，其承受功率要求在10000W及以上，其背面連接壓電陶瓷。壓電陶瓷能實現(xiàn)對光柵傾斜角度的微控。
[0010]步驟三，將步驟二制作的光柵排列到半波片之后，光軸穿過光柵的中心，光柵法線與光軸間的夾角大小為α。
[0011]步驟四，激光源發(fā)出激光束，透過準(zhǔn)直透鏡、半波片，入射到光柵上。壓電陶瓷驅(qū)動光柵，實現(xiàn)對光柵的角度掃描并對光柵與光軸間的夾角大小進(jìn)行微調(diào)，使得入射激光完全按照一級衍射輸出，實現(xiàn)大功率激光的光隔離。
[0012]步驟五，在步驟四的出射光方向上放置一個平面鏡對其進(jìn)行反射，調(diào)整平面鏡角度，使得光反饋再次經(jīng)過光柵并發(fā)生一級衍射，其一級衍射光與原入射激光不相向。從而驗證大功率激光已實現(xiàn)光隔離。
[0013]有益效果
[0014]通過光柵衍射可在任何入射波長范圍內(nèi)實現(xiàn)對最高1000w的大功率激光的光隔離，能實現(xiàn)特殊波長激光光隔離，并實現(xiàn)高的隔離效率，且能調(diào)節(jié)簡單。利用大功率光柵來實現(xiàn)大功率激光光隔離，對光束的波長和功率比傳統(tǒng)的法拉第效應(yīng)隔離器有很大的提升。該設(shè)計操作簡單，穩(wěn)定，具有很強的實用價值。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為【背景技術(shù)】中使用法拉第效應(yīng)實現(xiàn)光隔離示意圖；
[0016]圖2為本發(fā)明提出的使用光柵實現(xiàn)光隔離的原理圖；
[0017]圖3為【具體實施方式】中裝置實施例的俯視圖；
[0018]標(biāo)號說明:a_入射光纖，b_入射GRIN, c_起偏器，d_法拉第旋轉(zhuǎn)器，e_檢偏器，f-出射GRIN，g-出射光纖，B-磁場，1-半導(dǎo)體制冷器，2-光纖激光器，3-非球面準(zhǔn)直透鏡調(diào)整架，4-非球面準(zhǔn)直透鏡AL，5-光束，6-衍射光柵，7-調(diào)節(jié)架動板，8-壓電陶瓷，用于整體調(diào)諧，9-微調(diào)螺釘，10-輸出光束，11-調(diào)節(jié)架定板，12-HWP半波片，13-HWP半波片調(diào)整架。

【具體實施方式】
[0019]本發(fā)明的技術(shù)原理如圖2所示，通過激光源、準(zhǔn)直透鏡AL、半波片、光柵GT實現(xiàn)光隔離。
[0020]本實施方式給出裝置實例如圖3所示，包括半導(dǎo)體制冷器1，光纖激光器2，非球面準(zhǔn)直透鏡調(diào)整架3，非球面準(zhǔn)直透鏡4，衍射光柵6，調(diào)節(jié)架動板7，調(diào)節(jié)架壓電陶瓷8，微調(diào)螺釘9，調(diào)節(jié)架定板11，半波片12。
[0021]半導(dǎo)體制冷器I與光纖激光器2連接，對光纖激光器2進(jìn)行控溫。非球面準(zhǔn)直透鏡4安裝在非球面準(zhǔn)直透鏡調(diào)整架3上，光纖激光器2與非球面準(zhǔn)直透鏡4，半波片12同光軸。
[0022]衍射光柵6固定在調(diào)節(jié)架動板7上，壓電陶瓷8粘貼在調(diào)節(jié)架動板7上，通過調(diào)節(jié)架動板7驅(qū)動衍射光柵6。調(diào)節(jié)架動板7與調(diào)節(jié)架定板11相連，微調(diào)螺釘9安裝在調(diào)節(jié)架定板11上,用于整體調(diào)整動板7。
[0023]衍射光柵6是定制的高損傷閾值的特制光柵，可承載1000w光功率。
[0024]功率5000W波長為100nm的光纖激光器2發(fā)出的激光光束，經(jīng)過焦距為4mm，數(shù)值孔徑為0.6的非球面準(zhǔn)直透鏡4準(zhǔn)直后，以25°入射角入射到刻線密度為2400g/mm、刻線面積大小為10mmX 100mm、厚度為60mm的衍射光柵6上，滿足一級衍射方程，一級衍射后輸出光束10，此時的輸出光束具有最大的衍射效率。
[0025]該衍射光柵6通過壓電陶瓷8作慢速大范圍粗調(diào)，實現(xiàn)角度掃描。壓電陶瓷8粘接在調(diào)節(jié)架動板7上，通過微調(diào)螺釘9改變角度。在改變角度的過程中，固定在調(diào)節(jié)架動板7上的光柵6隨著調(diào)節(jié)架動板7 —起旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)光隔離輸出。
[0026]非球面準(zhǔn)直透鏡調(diào)整架3用于固定非球面鏡及激光束準(zhǔn)直的調(diào)整，衍射光柵6固定在調(diào)節(jié)架動板7上，調(diào)節(jié)架動板7可通過調(diào)節(jié)架定板11上的微調(diào)螺釘調(diào)整。調(diào)節(jié)架定板
11、半導(dǎo)體制冷器1、非球面準(zhǔn)直透鏡調(diào)整架3均被固定在同一底板上。
[0027]上述方案中的光柵也可選用其它類型，尺寸大小也可選用其它尺寸，激光波長可選用其它波長數(shù)值，激光源可選用其他激光源。
【權(quán)利要求】
1.一種用于大功率激光的光隔離方法，其特征在于:包括如下步驟: 步驟一，將激光源、準(zhǔn)直透鏡、半波片依次排列，激光源與準(zhǔn)直透鏡、半波片同光軸； 步驟二，根據(jù)衍射方程的一級衍射條件: d (sin a -sin β ) = λ(I) 其中d是光柵刻線間距，λ為激光源發(fā)出的激光束波長，α為激光束到光柵的入射角度，β為激光束經(jīng)光柵后的衍射角度；確定光柵刻線間距d，制作光柵； 所述光柵為大功率衍射型反射光柵，其功率在1000W及以上，其背面連接壓電陶瓷；步驟三，將步驟二制作的光柵排列到半波片之后，光軸穿過光柵的中心，光柵法線與光軸間的夾角大小為α ； 步驟四，激光源發(fā)出激光束，透過準(zhǔn)直透鏡、半波片，入射到光柵上；壓電陶瓷驅(qū)動光柵，實現(xiàn)對光柵的角度掃描并對光柵與光軸間的夾角大小進(jìn)行微調(diào)，使得入射激光完全按照一級衍射輸出，實現(xiàn)大功率激光的光隔離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于大功率激光的光隔離方法，其特征在于和β根據(jù)光隔離任務(wù)的具體角度要求計算得出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于大功率激光的光隔離方法，其特征在于:能在任何入射波長范圍內(nèi)實現(xiàn)對最高1000w的大功率激光的光隔離。
【文檔編號】G02B6/34GK104391357SQ201410650720
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月15日
【發(fā)明者】彭瑜, 李偉 申請人:北京理工大學(xué)