一种波段可调的宽带光隔离器及可调谐激光器的制造方法
【专利摘要】本发明适用于光学【技术领域】，提供了一种波段可调的宽带光隔离器，包括沿光路传输方向依次设置的第一准直器、第一分光晶体、可调谐半波片组件、可调谐磁光晶体组件、第二分光晶体以及第二准直器；第一、第二分光晶体分光晶体、可调谐半波片组件、可调谐磁光晶体组件设置于外封件内，第一、第二准直器分别于外封件的两端伸入；可调谐半波片组件包括至少两片工作波段不同的半波片，可调谐磁光晶体组件包括磁环以及套设于磁环内并可移动的磁光晶体。本发明通过波段可调的半波片组件及可移动磁光晶体相配合，对不同波段的光实现高隔离及低损耗传输，保证正向光的传输并满足反向光的最佳隔离要求，确保可调谐激光器系统长期稳定的工作。
【专利说明】一种波段可调的宽带光隔离器及可调谐激光器
【技术领域】
[0001]本发明属于光学【技术领域】，特别涉及一种波段可调的宽带光隔离器及可调谐激光器。
【背景技术】
[0002]在激光器系统中，光在传输过程中会在光学界面处产生不同程度的反射，这些反射光会对光源、光放大器等前级器件产生不良影响，进而影响整个系统的正常运转。为了更好的消除光由于反向传输造成的影响，保证系统稳定运行，就要对反向光进行隔离，这就需要在光源、光放大器等器件的出射光路上接入光隔离器(光隔离器是一种非互易性器件)。而在可调谐激光器系统中，从某一波段调谐到其他波段时，由于受到隔离器单一工作波段的影响，此时正向传输的光能量被较大的损耗，而反向传输的光能量又不能很好的消除，对系统造成严重影响，例如:反向光导致系统不稳定甚至烧坏等不正常现象，正向光被削弱影响了激光器的输出功率等。因此，常规的光隔离器不适合用于可调谐激光器系统中。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种波段可调的宽带光隔离器，旨在实现多波段光隔离，并提闻调谐带宽。
[0004]本发明是这样实现的，一种波段可调的宽带光隔离器，包括沿光路传输方向依次设置的第一准直器、第一分光晶体、可调谐半波片组件、可调谐磁光晶体组件、第二分光晶体以及第二准直器；所述第一分光晶体、可调谐半波片组件、可调谐磁光晶体组件及第二分光晶体设置于一外封件内，所述第一准直器和第二准直器分别于所述外封件的两端伸入外封件内；所述可调谐半波片组件包括至少两片工作波段不同的半波片，所述可调谐磁光晶体组件包括磁环以及套设于所述磁环内并可沿磁环的轴向往复移动的磁光晶体。
[0005]本发明的另一目的在于提供一种可调谐激光器，包括所述的波段可调的宽带光隔离器。
[0006]本发明通过多波段可调谐的半波片组件及可移动的磁光晶体相配合，根据系统的工作波长来调节半波片组件及磁光晶体与磁环的相对位置，使半波片和磁光晶体组件的磁场与波长相适应，进而对不同波段的光实现高隔离度及低插入损耗的传输，保证正向光的顺利传输并满足反向光的最佳隔离要求，确保可调谐激光器系统长期稳定的工作。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1是本发明实施例提供的波段可调的宽带光隔离器的基本结构示意图；
[0008]图2是本发明实施例提供的波段可调的宽带光隔离器的剖面图；
[0009]图3是本发明实施例提供的波段可调的宽带光隔离器的可调谐半波片组件的结构示意图(一);
[0010]图4是本发明实施例提供的波段可调的宽带光隔离器的可调谐半波片组件的结构示意图(二);
[0011]图5是本发明实施例提供的波段可调的宽带光隔离器的可调谐半波片组件的结构示意图(三);
[0012]图6是本发明实施例提供的波段可调的宽带光隔离器的工作原理图。
【具体实施方式】
[0013]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0014]以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述:
[0015]请参考图1和图2，本发明实施例提供的波段可调的宽带光隔离器包括沿光路传输方向依次设置的第一准直器1、第一分光晶体2、可调谐半波片组件3、可调谐磁光晶体组件4、第二分光晶体5以及第二准直器6。第一分光晶体2、可调谐半波片组件3、可调谐磁光晶体组件4及第二分光晶体5设置于一外封件7内，第一准直器I和第二准直器6分别于外封件7的两端伸入外封件7内。其中，可调谐半波片组件3包括至少两片工作波段不同的半波片31，在该宽带光隔离器工作时，可以根据波长选择合适的半波片31 ;可调谐磁光晶体组件4包括磁环41以及套设于磁环41内并可沿磁环41的轴向(即光的传输方向)往复移动的磁光晶体42，磁光晶体42的移动可改变其与磁环41的相对位置，进而改变磁场。通过半波片31的选择配合磁光晶体42的轴向移动可以使宽带光隔离器对不同波长的光起到反向隔离作用，并且对正向光产生较小的插入损耗，较适用于可调谐激光器，其具体原理如后续所述。
[0016]在本发明实施例中,第一分光晶体2和第二分光晶体5为双折射晶体，可将光分为ο光和e光分别传输,可以但不限于米用YV04晶体。半波片31是一种旋光片,可以对线偏振光进行旋转，假如入射时振动面和晶体主截面之间的夹角为Θ，则透射出来的线偏振光的振动面从原来的方位向主截面方向转过2 Θ。在本实施例中，θ=22.5° ,故ο光和e光经过半波片时都被逆时针旋转45°。磁光晶体42具有磁致旋光性质，穿过磁光晶体42的光束的偏振方向将在磁场作用下发生偏转，其偏转方向只与磁场方向有关，与光束传播方向无关，不同波长光的偏转角度与磁场强度相关。在本实施例中，要保证线偏振光经过磁光晶体42后逆时针旋转45°，为了保证不同波长的光经过磁光晶体42均逆时针旋转45°，需要在改变工作波段时调节磁光晶体42与磁环41的相对位置以改变磁场强度。磁光晶体42可以但不限于采用TGG晶体，当采用TGG晶体时，该隔离器的工作波段为400?IlOOnm(不包括470nm-500nm)。当然，也可以选择其他材质的磁光晶体，具体根据应用端的波段需求选择材质。本实施例中的磁环41则采用固定磁环以保证磁场的稳定性。
[0017]作为本发明实施例优选的实现方式，如图2至图5，可调谐半波片组件3还包括用于固定半波片31的旋转支架32，具有两个半圆形或多个扇形的半波片固定区，为了便于半波片的切换，旋转支架32的外侧面设有可供手动调节的齿纹321，如图1，只需手动拨动齿纹321即可使旋转支架32转动，进而使不同的半波片31处于光路上。
[0018]在本发明实施例中，每个半波片31适应一种波段，可选的，该可调谐半波片组件3可以包括中心波长为850nm、980nm、1070nm> 1050nm等中的任意两种或两种以上。[0019]另外，为了便于手动调整旋转支架32，可以在外封件7的相应位置开设一缺口，使旋转支架32的齿纹321部分于该缺口处外露，便于手动调节。
[0020]进一步地，可调谐半波片组件3的中心轴偏离宽带光隔离器的光轴一段距离，使每个半波片31的中心轴可以与光轴在同一直线上，保证良好的光传输。
[0021]进一步参考图2，为了方便磁光晶体42的安装和位置调节，可以设置一位移调节支架43，用于安装磁光晶体42，该位移调节支架43的一端设有一手动调节的调节杆431，其末端可设置一手柄432，便于持握。相应的，外封件7还开设有供调节杆431 —端外露的条状缺口，便于拉动调节杆431。
[0022]对于一种确定波段的光，其半波片31的选择与磁光晶体42的位置是确定的，在该隔离器的制造过程中，会标定波长与对应的半波片31及磁光晶体42的位置关系，在使用时直接按照标定调节即可。
[0023]以下进一步详述该可调谐宽带光隔离器的工作原理，如图6:
[0024]根据正入射光的波长，调节可调谐半波片组件3，使相应半波片31位于光轴上，同时调节磁光晶体42的位置，使其与工作波长对应。正向光从第一准直器I入射到第一分光晶体2,被分成ο光和e光传输,O光和e光经过半波片31后逆时针旋转45° ,经过磁光晶体42再次逆时针旋转45°，共发生90°旋转，发生ο光与e光的转换，再经第二分光晶体5合成一束光I禹合进入第二准直器6,实现了以较小的插入损耗传输。反向光从第二准直器6入射至第二分光晶体5,被分成ο光和e光传输,经过磁光晶体42和半波片31后,逆时针旋转45° -45° =0° ,未发生ο光和e光的转换,再经第一分光晶体2后，ο光和e光均偏离第一准直器1，无法耦合进入第一准直器1，实现了对反向光的隔离。当需要调整工作波段时，只需切换半波片31和磁光晶体42的位置使之与波长相适应即可。
[0025]在装配时，首先将各波长的半波片31固定于旋转支架32上，形成可调谐半波片组件3，将磁光晶体42固定于位移调节支架43上，再套入磁环41内，形成可调谐磁光晶体组件4，将这两个组件及第一分光晶体2和第二分光晶体5分别固定于外封件7内，两端用第一准直器I和第二准直器6耦合，即完成基本装配。
[0026]进行波段标定，在工作波段I状态时，两端用第一准直器I和第二准直器6耦合致最佳状态(即插入损耗最小，隔离度最大)，并分别在相应结构件上标识旋转支架32和位移调节支架43的位置；转换工作波段2状态下，同上述方法标识，依此类推，完成多个波段的标定。最后将第一准直器I和第二准直器6固定于外封件7两端，即完成器件的组装。使用时先选择当前工作波段的半波片31，再水平调节磁光晶体42的位置，使器件性能在最佳状态下工作，进而保证激光器系统在各波段下都稳定运行。
[0027]本发明实施例通过多波段可调谐的半波片组件及可移动的磁光晶体相配合，根据系统的工作波长来调节半波片组件及磁光晶体与磁环的相对位置，使半波片和磁光晶体组件的磁场与波长相适应，进而对不同波段的光实现高隔离度及低插入损耗的传输，保证正向光的顺利传输并满足反向光的最佳隔离要求，确保可调谐激光器系统长期稳定的工作。
[0028]进一步地，由于采用了可调谐的半波片组件3和可移动的磁光晶体42，不仅提高了不同波段的隔离度并降低了插入损耗，还扩大了调谐带宽，其最大可调带宽为50nm，而传统光隔离器的带宽仅为20nm。
[0029]以下进一步提供几组该可调谐宽带光隔离器的实验数据:[0030]表1.3波段(850nm,980nm, 1070nm)可调谐隔离器的插入损耗和隔离度
[0031]
【权利要求】
1.一种波段可调的宽带光隔离器，其特征在于，包括沿光路传输方向依次设置的第一准直器、第一分光晶体、可调谐半波片组件、可调谐磁光晶体组件、第二分光晶体以及第二准直器；所述第一分光晶体、可调谐半波片组件、可调谐磁光晶体组件及第二分光晶体设置于一外封件内，所述第一准直器和第二准直器分别于所述外封件的两端伸入外封件内；所述可调谐半波片组件包括至少两片工作波段不同的半波片，所述可调谐磁光晶体组件包括磁环以及套设于所述磁环内并可沿磁环的轴向往复移动的磁光晶体。
2.如权利要求1所述的宽带光隔离器，其特征在于，所述可调谐半波片组件还包括用于固定所述半波片的旋转支架，所述旋转支架具有两个半圆形或多个扇形的半波片固定区，所述旋转支架的外侧面设有可供手动调节以使旋转支架转动的齿纹。
3.如权利要求2所述的宽带光隔离器，其特征在于，所述可调谐半波片组件的中心轴偏离所述宽带光隔离器的光轴，所述半波片的中心轴与所述光轴在同一直线上。
4.如权利要求2所述的宽带光隔离器，其特征在于，所述外封件开设有供旋转支架的齿纹部分外露的缺口。
5.如权利要求1所述的宽带光隔离器，其特征在于，还包括用于安装磁光晶体的位移调节支架，所述位移调节支架的一端设有一可手动调节的调节杆。
6.如权利要求5所述的宽带光隔离器，其特征在于，所述外封件开设有供所述调节杆的一端外露并移动的缺口。
7.如权利要求1至6任一项所述的宽带光隔离器，其特征在于，所述宽带光隔离器的最大带宽为50nm。
8.如权利要求1至6任一项所述的宽带光隔离器，其特征在于，所述磁光晶体采用TGG晶体，工作波长为400?llOOnm。
9.如权利要求8所述的宽带光隔离器，其特征在于，所述工作波段为850±20nm、980 土 20nm、1070 土 20nm、1050 土 50nm 中的至少两种。
10.一种可调谐激光器，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的波段可调的宽带光隔离器。
【文档编号】G02B6/26GK103941341SQ201410148924
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年4月14日 优先权日:2014年4月14日
【发明者】李泉, 张开汉, 谭荣怀, 岳超瑜, 朱少军 申请人:深圳朗光科技有限公司