本發(fā)明涉及高功率激光器件領(lǐng)域，特別涉及一種千瓦級(jí)光隔離器。

背景技術(shù)：

光隔離器是一種只允許光沿一個(gè)方向傳輸，而對(duì)返回的光起到隔離作用的光無源器件。其工作原理是基于法拉第旋轉(zhuǎn)的非互易性，其作用是對(duì)光的方向進(jìn)行限制，使光只能單方向傳輸，通過光纖回波反射的光能夠被光隔離器很好的隔離，提高光波傳輸效率。

梅曼千瓦級(jí)光纖激光器廣泛應(yīng)用到金屬切割加工制造領(lǐng)域。高功率半導(dǎo)體激光器成為目前最新一代的醫(yī)用光刀。在汽車和造船等行業(yè)中，結(jié)構(gòu)緊湊、使用方便的高功率光纖激光器具有巨大的市場潛力。

在高功率激光系統(tǒng)中，光隔離器能有效消除系統(tǒng)間的自耦合和自激勵(lì)效應(yīng)，有效提高激光器的功率輸出、模式、頻率的穩(wěn)定性，是高質(zhì)量光學(xué)系統(tǒng)和光通信系統(tǒng)中非常重要的無源器件之一。與常規(guī)隔離器相比，該光隔離器內(nèi)包含具有多個(gè)膠合面的偏振分束器能夠把千瓦級(jí)功率光分成兩束再進(jìn)行偏振態(tài)轉(zhuǎn)換，能夠和千瓦級(jí)功率激光配合使用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于通過在隔離器中添加具有多個(gè)膠合面的偏振分束器和兩組法拉第旋轉(zhuǎn)器及兩片λ/2波片或者石英旋光片模塊，使得該光隔離器能夠和千瓦級(jí)功率激光配合使用。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種千瓦級(jí)光隔離器，在該光隔離器的縱向軸線上，依次排列的下列元件：

一對(duì)光纖準(zhǔn)直器，其一尾纖為光束輸入端，另一尾纖為光束輸出端；

偏振分束器a，由4個(gè)分光晶體膠合而成，將入射光分成兩束；

偏振態(tài)轉(zhuǎn)換器，由兩組法拉第旋轉(zhuǎn)器及兩片λ/2波片或者石英旋光片組成，將兩束線偏光的偏振方向分別進(jìn)行旋轉(zhuǎn)；

偏振分束器b，由3個(gè)分光晶體膠合而成，將一束光分束為兩束線偏振光或?qū)墒€偏振光合束成一束光；

其特征在于：偏振分束器a將千瓦級(jí)功率入射光分成兩束，分別進(jìn)行偏振態(tài)旋轉(zhuǎn)，能夠和千瓦級(jí)功率激光配合使用。

所述的偏振分束器a由4個(gè)分光晶體膠合而成，偏振分束器b由3個(gè)分光晶體膠合而成，偏振分束器a的第一個(gè)膠合面與偏振分束器b的第一個(gè)膠合面處于同一光軸上，偏振分束器a的第二個(gè)膠合面與偏振分束器b的第二個(gè)膠合面處于同一光軸上。

所述的偏振態(tài)轉(zhuǎn)換器由兩組法拉第旋轉(zhuǎn)器及兩片λ/2波片或者石英旋光片組成，能夠使兩束正向傳輸?shù)木€偏振光偏振方向分別順時(shí)針旋轉(zhuǎn)π/2，兩束反向傳輸?shù)木€偏振光偏振方向不變。

附圖說明

圖1為本發(fā)明光隔離器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明光隔離器正向傳輸光路示意圖；

圖3為本發(fā)明光隔離器反向傳輸光路示意圖；

圖4為本發(fā)明輸出型光隔離器的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及具體的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。

如圖1所示，本發(fā)明光隔離器包括輸入光纖準(zhǔn)直器1、偏振分束器a2、第一組法拉第旋轉(zhuǎn)器3、第二組法拉第旋轉(zhuǎn)器4、第一個(gè)λ/2波片或者石英旋光片5、第二個(gè)λ/2波片或者石英旋光片6、偏振分束器b7、輸出光纖準(zhǔn)直器8。

圖2為本發(fā)明光隔離器正向傳輸光路及光偏振態(tài)變化示意圖，輸入光纖準(zhǔn)直器1出射的光經(jīng)過偏振分束器a2中間的膠合面處被分成兩束偏振態(tài)相互垂直的線偏振光，其中垂直偏振光以45度角被反射，出射方向與水平偏振光成90度角，被反射的垂直偏振光傳播到上方的膠合面處時(shí)再次以45度角被反射，出射方向?yàn)樗椒较颍狡窆庋厝肷涔夥较蚶^續(xù)傳播。隨后垂直偏振光通過由第一組法拉第旋轉(zhuǎn)器3和第一個(gè)λ/2波片或者石英旋光片5組成的偏振態(tài)轉(zhuǎn)換器后，光偏振方向沿順時(shí)針旋轉(zhuǎn)π/2變成水平偏振光，而水平偏振光通過由第二組法拉第旋轉(zhuǎn)器4和第二個(gè)λ/2波片或者石英旋光片6組成的偏振態(tài)轉(zhuǎn)換器后，光偏振方向沿順時(shí)針旋轉(zhuǎn)π/2變成垂直偏振光，此時(shí)的垂直偏振光在偏振分束器b7的下面那個(gè)膠合面處以45度角被反射而向上傳播到達(dá)偏振分束器b7的第一膠合面，水平偏振光和垂直偏振光經(jīng)過偏振分束器b7的第一膠合面后被合束成一束光后，經(jīng)輸出光纖準(zhǔn)直器8耦合輸出。

反向傳輸光經(jīng)過輸出光纖準(zhǔn)直器8進(jìn)入偏振分束器b7（圖3），被分成一束水平偏振與一束垂直偏振的線偏振光，水平偏振光進(jìn)入由第一組法拉第旋轉(zhuǎn)器3和第一個(gè)λ/2波片或者石英旋光片5組成的偏振態(tài)轉(zhuǎn)換器，垂直偏振光經(jīng)過偏振分束器b7的反射進(jìn)入由第二組法拉第旋轉(zhuǎn)器4和第二個(gè)λ/2波片或者石英旋光片6組成的偏振態(tài)轉(zhuǎn)換器，由于λ/2波片或者石英旋光片的互異性，這兩束光分別通過λ/2波片或者石英旋光片后偏振方向朝逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)45°，然后經(jīng)過非互易性的法拉第旋轉(zhuǎn)器后偏振方向又順時(shí)針旋轉(zhuǎn)45°，因此這兩束光的偏振方向相較最初并未發(fā)生變化，此時(shí)水平偏振光通過偏振分束器a2時(shí)傳播方向未改變，垂直偏振光通過偏振分束器a2時(shí)被兩個(gè)膠合面先后反射從而使傳播方向相對(duì)先前向下平移一段距離，最后這兩束光被經(jīng)過特殊發(fā)黑處理的外殼所吸收，因此幾乎沒有光線進(jìn)入輸入光纖準(zhǔn)直器1。

本發(fā)明所述的光隔離器為在線型，它也可以是輸出型、自由空間型等任意形式。圖4示意的是輸出型結(jié)構(gòu)，其中輸出光纖準(zhǔn)直器8被替換為擴(kuò)束鏡組9，自由空間型結(jié)構(gòu)兩端則沒有光纖準(zhǔn)直器。

以上僅僅是對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的說明，而不是對(duì)保護(hù)范圍的限定，任何非實(shí)質(zhì)性的改動(dòng)，如改變偏振分束器及偏振態(tài)轉(zhuǎn)換器的組合等，都應(yīng)該落在本發(fā)明專利的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種千瓦級(jí)光隔離器，沿正向光入射光軸上依次包含下列元件：輸入端光纖準(zhǔn)直器、偏振分束器a、偏振態(tài)轉(zhuǎn)換器、偏振分束器b、輸出端光纖準(zhǔn)直器。其中，偏振態(tài)轉(zhuǎn)換器是由兩組法拉第旋轉(zhuǎn)器及兩片λ/2波片或者石英旋光片組成，能夠使正向傳輸?shù)木€偏振光偏振方向順時(shí)針旋轉(zhuǎn)π/2，反向傳輸?shù)木€偏振光偏振方向不變。與常規(guī)隔離器相比，該光隔離器內(nèi)包含具有多個(gè)膠合面的偏振分束器的功能模塊，能夠把功率在千瓦級(jí)的激光分成兩束后再分別進(jìn)行偏振態(tài)轉(zhuǎn)換，使其能夠和功率為千瓦級(jí)的激光器配合使用。

技術(shù)研發(fā)人員：林立良;陳江旭;吳季;陳偉;陳秋華
受保護(hù)的技術(shù)使用者：福建福晶科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：2017.08.14
技術(shù)公布日：2017.11.10