专利名称：一种高功率的光学隔离器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及激光领域，尤其涉及光学隔离器，特别适用于高功率激光 应用。
技术背景光学隔离器就是具有让正向传输的光通过，反向传输的光不通过被隔离的 功能的光学器件，可抑制系统反射光对光源的不利影响，现已广泛用于光通讯 领域。光学隔离器的核心部件是法拉第旋转片，其受温度变化影响较大，尤其是 对于高功率的光学隔离器，大量废热的产生将严重影响系统的稳定性。美国专利说明书"5115340"的技术方案提出一种高功率法拉第旋转器结构， 将片状磁光材料置于热沉或冷却套管或铜上，激光斜入射到磁光材料。该结构 虽然采用面冷却磁光材料，但由于入射激光束光斑较小，法拉第旋转片局部发 热亦是较大。另有美国专利说明书"7068413"的技术方案提出一种结构，其中 法拉第旋转片采用水冷方式来冷却，入射光先经光束变换装置扩大光斑以降低 其功率密度，再采用蛤壳型反射镜将入射光近似垂直入射到法拉第旋转片上， 可较好地控制法拉第旋转片温度稳定性，获得可用于高功率的光隔离器。该专 利是采用蛤壳型反射镜反射光束，结构复杂，调整不易。另，盘片激光器是利用盘状激光介质具有大的口径/厚度比的特点，采用面 泵浦、面冷却结构，在均匀泵浦和冷却条件下，可有效减小激光运转的热透镇: 效应，获得高光束质量激光输出。如果法拉第旋转片亦采用盘片结构，并采用 面冷却方式，无疑将大大增强其散热能力，维持系统稳定性。 实用新型内容针对上述问题，本实用新型提出另一种结构更为简单合理的方案来实现大 功率光学隔离器。
本实用新型的技术方案是
本实用新型的高功率的光学隔离器，包括按光路依次设置的光学起偏器、 光学扩束元件、胶合于热沉基座上的法拉第旋转片、光学缩束元件、波片和光 学起偏器。所述的法拉第旋转片为盘片式结构，法拉第旋转片与热沉基座之间 有反射膜层，所述的热沉基座上还设置有冷却装置。所述的法拉第旋转片为大 片、薄片式盘片结构，为可磁饱和材料，可以是加磁场型，或自带磁场型。
进一步的，所述的光学扩束元件的出射光直接入射于所述的法拉第旋转片， 经所述的反射膜层反射后再直接入射于光学缩束元件，构成"V"字型光路。或 者，所述的光学扩束元件的出射光经过一个平面反射镜再反射到所述的法拉第 旋转片，经所述的反射膜层反射后再经过另一个平面反射镜反射到光学缩束元 件，构成"M"字型光路。这样的光路可以压缩光学元件的空间。
进一步的，所述的热沉基座内设有热管，所述的热管上设置有水冷装置。 或者，所述的热沉基座内设有热管，所述的热管上设置有散热片和风扇。通过 水冷方式或者风冷的方式对热沉基座上的法拉第旋转片进行充分歉热。
进一步的，所述的光学起偏器和光学检偏器可以是work-off晶体或者双 折射晶体楔角片或者双折射晶体或者偏振棱镜或者PBS棱镜。
进一步的，所述的光学扩束元件和光学缩束元件可以是望远镜结构或者棱 镜对结构。关于望远镜结构或者棱镜对结构在本公司的已有申请案中已公开， 不再赘述。本实用新型采用如上技术方案，采用光学扩束元件使入射光斑变大以减少 在法拉第旋转片上产生的热效应，并通过法拉第旋转片下热沉基座的冷却装置 带走热量，因此可以应用于大功率激光领域，且结构简单合理。
图1 (a)是本实用新型的第一实施例的结构示意图； 图1 (b)是本实用新型的第二实施例的结构示意图； 图2是本实用新型的第三实施例的结构示意图； 图3是本实用新型的热沉基座采用风冷方式的结构示意图。
具体实施方式
现结合附图和具体实施方式
对本实用新型进一步说明。
本实用新型的思路就是将大片薄片式法拉第旋转片放置在热沉基座上，采 用冷却水或热管冷却热沉基座，采用扩束望远镜或扩束柱面镜扩大激光在法拉 第旋转片上的照射截面，以降低在法拉第旋转片上产生的热效应，从而可较好 地控制法拉第旋转片温度。在法拉第旋转片与散热基片之间有高反膜，入射光 经反射偏振方向旋转45° ，同时采用双折射晶体构成起偏器与4企偏器来实现本 实用新型的高功率光学隔离器。
本实用新型的第一实施结构如图1 (a)所示，其中IOIA、 101B为work-off晶体，102A、 102B为扩束望远镜来作为光学扩束元件和光学缩束元件，103A、 103B为平面反射镜，104为法拉第旋转片(Garnet), 106为热沉基座，其内设 有热管109, 105为水冷装置，设置于热管109上，法拉第旋转片104与热沉基 座106之间有反射膜层110， 107为1/4波片。Work-off晶体101A作为起偏器， Work-off晶体IOIB作为检偏器。法拉第旋转片(Garnet) 104与热沉基座106 直接胶合，通过热沉基座106冷却法拉第旋转片(Garnet) 104以获得恒定的温度梯度。由于扩束望远镜系统102A的进入光斑不会太大，因而起偏器的Work-off 晶体IOIA尺寸不用太大。扩束望远镜102A置于Work-off晶体IOIA之后，用 于扩大入射激光束，可使法拉第旋转片(Garnet) 104上的热分布面积更大，更 利于散热。扩束望远镜102B用于激光束的缩束。所述的扩束望远镜系统102A 的出射光经过一个平面反射镜103A再反射到所述的法拉第旋转片104,经所述 的反射膜层110反射后再经过另一个平面反射镜103B反射到扩束望远镜102B, 构成"M"字型光路。
图1 (b)所示的第二实施例结构与图1 (a)所示的第一实施结构相似。只 是采用棱镜扩束对108A、 108B作为光学扩束元件和光学缩束元件来用于激光束 的扩束和缩束。
本实用新型亦可采用图2所示的第三实施例结构。其中，201A、 201B为输 入激光和输出激光束，202A、 202B分别为光学起偏器和光学检偏器，所述的光 学起偏器和光学抬，偏器可以是work-off晶体或者双折射晶体楔角片或者双折 射晶体或者偏振棱镜或者PBS棱镜。光学扩束元件203A、光学缩束元件203B为 扩束望远镜或者可以为扩束棱镜对。关于扩束望远镜或者可以为扩束棱镜对在 本公司的已有申请案中已公开，于此不再赘述。106为热沉基座，其内设有热管 109， 105为水冷装置，设置于热管109上，法拉第旋转片104与热沉基座106 之间有反射膜层110， 107为1/4波片。所述的光学扩束元件203A的出射光直 接入射于所述的法拉第旋转片(Garnet) 104,经所述的反射膜层110反射后再 直接入射于光学缩束元件203B,构成"V"字型光路。
本实用新型的光学起偏器和光学检偏器可采用work-off晶体、双折射晶 体楔角片、各种双折射晶体起偏棱镜、PBS棱镜等偏振起偏器。
如图3所示，本实用新型的热沉基座106亦可以采用风冷方式。本实用新型的法拉第旋转片104可置于放置在热沉基座106上，所述的热沉基座106内 设有热管109,并采用散热片304与风扇305冷却热管109。采用这种结构总体 积较小，而且不需水来冷却，比较方便。
本实用新型的法拉第旋转片(Garnet) 104为可磁饱和材料，可以是加磁场 型，或自带i兹场Garnet型。
本实用新型结构适用于偏振无关结构，特别是高功率光纤激光器。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术 人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内， 在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范 围。
权利要求1.一种高功率的光学隔离器，包括按光路依次设置的光学起偏器、光学扩束元件、胶合于热沉基座上的法拉第旋转片、光学缩束元件、波片和光学起偏器，其特征在于所述的法拉第旋转片为盘片式结构，法拉第旋转片与热沉基座之间有反射膜层，所述的热沉基座上还设置有冷却装置。
2. 根据权利要求1所述的高功率的光学隔离器，其特征在于所述的光学扩束 元件的出射光直接入射于所述的法拉第旋转片，经所述的反射膜层反射后再 直接入射于光学缩束元件，构成"V"字型光路。
3. 根据权利要求1所述的高功率的光学隔离器，其特征在于所述的光学扩束 元件的出射光经过一个平面反射镜再反射到所述的法拉第旋转片，经所述的 反射膜层反射后再经过另一个平面反射镜反射到光学缩束元件，构成"M"字 型光路。
4. 根据权利要求1所述的高功率的光学隔离器，其特征在于所述的热沉基座 内设有热管，所述的热管上设置有水冷装置。
5. 根据权利要求1所述的高功率的光学隔离器，其特征在于所述的热沉基座 内设有热管，所述的热管上设置有散热片和风扇。
6. 根据权利要求1所述的高功率的光学隔离器，其特征在于所述的光学起偏 器和光学检偏器可以是work - off晶体或者双折射晶体楔角片或者双折射晶 体或者偏振棱镜或者PBS棱镜。
7. 根据权利要求1或2或3所述的高功率的光学隔离器，其特征在于所述的 光学扩束元件和光学缩束元件可以是望远镜结构或者棱镜对结构。
专利摘要本实用新型涉及激光领域，尤其涉及光学隔离器，特别适用于高功率激光应用。本实用新型的高功率的光学隔离器，包括按光路依次设置的光学起偏器、光学扩束元件、胶合于热沉基座上的法拉第旋转片、光学缩束元件、波片和光学起偏器。所述的法拉第旋转片为盘片式结构，法拉第旋转片与热沉基座之间有反射膜层，所述的热沉基座上还设置有冷却装置。本实用新型采用光学扩束元件使入射光斑变大以减少在法拉第旋转片上产生的热效应，并通过法拉第旋转片下热沉基座的冷却装置带走热量，因此可以应用于大功率激光领域，且结构简单合理。
文档编号G02F1/09GK201417351SQ20092013922
公开日2010年3月3日 申请日期2009年6月25日 优先权日2009年6月25日
发明者余洪瑞, 凌吉武, 砺 吴, 林锦锈, 陈燕平 申请人:福州高意通讯有限公司