一种高功率钇铁石榴石法拉第光旋转器的制作方法

本发明涉及一种在光通信系统、激光加工系统等中使用的磁光学设备，尤其涉及一种高功率钇铁石榴石法拉第光旋转器。

背景技术：

各种稳定可靠的半导体激光器、光纤激光器以及光纤传输网络都需在体系中安装光隔离器，解决后向反射光可能引起的噪声和对主动原件的破坏，而制造光隔离器的核心就是法拉第光旋转器。

目前可以应用于制作法拉第光旋转器的晶体主要有铽镓石榴石TGG和掺铋钇铁石榴石YIG，TGG在光纤激光器常用的1064nm波段附近有很好的透过率，其缺点是维尔德旋光系数较低-40RadT-1m-1，用其制作法拉第光旋转器需要很强的饱和磁场和较大的晶体尺寸，由此制作出来的光旋转器体积大，价格高昂。YIG晶体在1064nm波段有很大的旋光系数，是需要很小的饱和磁场和晶体尺寸，其缺点是YIG晶体在1064nm波段存在很大的吸收，通常旋光45°需要的晶体厚度吸光率为20％，在瓦量级输入功率情况下，吸收产生热量而温度上高，温度越高YIG的吸收也越大，最后因为这种自陷效应而不输出光或损坏。

申请号为201120036086.5的中国专利公开了一种TGG法拉第旋光器，具有磁铁体和TGG法拉第元件，其中，上述磁铁体在中心具有使光通过的贯通孔，上述法拉第元件配置在该贯通孔内并且具有使光通过的顺磁性体，该法拉第旋转器的特征在于，上述磁铁体由第一磁铁、第二磁铁以及第三磁铁构成，通过磁化方向与光轴平行并且在从第二磁铁向第一磁铁的方向上磁化的上述第三磁铁的作用，能够进一步提高对法拉第元件施加的磁场强度；如上述所说TGG晶体需要很强的饱和磁场，所以该专利的技术方案中通过三个磁铁构成，加上TGG晶体本来就很大，使得设备体积过大，使用不便而且价格过高。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题就是克服现有技术的不足，提供一种能耐受高功率、降低设备体积从而减少设备制造成本和使用成本的高功率YIG法拉第光旋转器。

本发明所要采用的技术方案是：本发明包括架体、固定设置在所述架体上的外磁体；所述外磁体内还设置有光线通道，所述光线通道内设置有若干片YIG晶体，所述若干片YIG晶体，光信号每透过一片所述YIG晶体，所述光线偏振方向旋转10-30°，光信号通过述若干片YIG晶体累加效果是偏振方向旋转45°。

本发明的有益效果是：由于本发明包括架体、固定设置在所述架体上的外磁体以及分别连接于所述外磁体左右两端的，外磁体内还设置有光线通道，在光线通道内设置有若干片片相互隔开的YIG晶体，光纤头与所述光线通道相对应，光源通过所述光线通道并依次透过所述YIG晶体，每透过一片所述YIG晶体旋光为10至30度。与现有技术相比，首先本发明使用YIG晶体作为主要透光晶体，由于YIG的磁致旋光系数非常大，只需要很薄的晶体厚度和很小的饱和磁场即可获得需要的旋光角度，避免了TGG晶体尺寸大，价格高等缺点，其次本发明将原本一整块的YIG晶体分成若干段，使得YIG晶体变薄，通过多片晶体实现原来一片的功能，散热面积成倍增加，因此散热功能得到大幅度的提升，从而增加了设备的耐受功率。所以，本发明能耐受高功率、降低设备体积从而减少设备制造成本和使用成本。

附图说明

图1是本发明一种高功率钇铁石榴石法拉第光旋转器的实施例的结构示意图；

图2是本发明一种高功率钇铁石榴石法拉第光旋转器的实施例的另一实施方式中YIG晶体的结构示意图；

图3是本发明一种高功率钇铁石榴石法拉第光旋转器的实施例的再一实施方式中YIG晶体的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，为本发明一种高功率钇铁石榴石法拉第光旋转器的实施例的结构示意图；本发明的法拉第光旋转器包括架体1、固定设置在所述架体1上的外磁体2和分别连接于所述外磁体2左右两端的光纤头3；所述外磁体2内还设置有光线通道4，所述光线通道4内设置有若干片YIG晶体5，所述光纤头3与所述光线通道4相对应，所述光纤头3位于所述光纤通道4所在的水平延长线上，光源通过所述光线通道4照射，并依次透过所述若干片YIG晶体5，每透过一片所述YIG晶体5，所述光线偏振方向旋转10-30°。

本实施例中，所述外磁体2为设备提供所需的磁场，两端的所述光纤头3与外部设备相连接，光源通过所述光线通道4射入所述YIG晶体5中，本发明中，优选地，所述YIG晶体5的数量为3片，所述YIG晶体5相互隔开设置，相邻的两片所述YIG晶体5之间设有间隔缝隙，相邻的两片所述YIG晶体5之间的间隔距离相同，本发明中，可将现有的可旋光45°的YIG晶体，减薄成原来的三分之一，使得每片晶体旋光15°，并在所述光线通道4内设置了三片所述YIG晶体5，满足旋光45°的要求。

本发明中，所述YIG晶体5的厚度为60-70μm，宽度、高度为0.5-3mm，示例性的，所述YIG晶体5的厚度为65μm，宽度、高度均为1.5mm，因此，本发明中，所述YIG晶体5的厚度控制在60-70μm，由于本发明控制了所述YIG晶体5的尺寸，相比于市面上TGG制作的光旋转器体积更小，价格更低廉。

如图2所示，是本发明一种高功率钇铁石榴石法拉第光旋转器的实施例的另一实施方式中YIG晶体的结构示意图，本实施方式中，每片所述YIG晶体5下方均设置有半导体制冷器6，因为本发明是利用多片晶体实现原来一片晶体的功能，所以具有良好的散热效果，现在在每一片所述YIG晶体5底部都设置有TEC，即所述半导体制冷器6，进一步提升设备的散热功能。

如图3所示，是本发明一种高功率钇铁石榴石法拉第光旋转器的实施例的另一实施方式中YIG晶体的结构示意图，在本实施方式中，所述YIG晶体5的前端面接光面上还设置有散热膜7，示例性的，所述散热膜7为镀金刚石膜或衬蓝宝石片。由于镀金刚石膜和衬蓝宝石片既可以透过1064nm波段的光，也具有良好的散热性能，所以在所述YIG晶体5上贴有此类所述散热膜7能有效增加设备的散热性和耐受功率。

本发明的有益效果是：由于本发明包括架体、固定设置在所述架体上的外磁体以及分别连接于所述外磁体左右两端的光纤头，外磁体内还设置有光线通道，在光线通道内设置有若干片片相互隔开的YIG晶体，光纤头与所述光线通道相对应，光源通过所述光线通道并依次透过所述YIG晶体，每透过一片所述YIG晶体旋光为10至30度。与现有技术相比，首先本发明使用YIG晶体作为主要透光晶体，由于YIG的磁致旋光系数非常大，只需要很薄的晶体厚度和很小的饱和磁场即可获得需要的旋光角度，避免了TGG晶体尺寸大，价格高等缺点，其次本发明将原本一整块的YIG晶体分成若干段，使得YIG晶体变薄，通过多片晶体实现原来一片的功能，散热面积成倍增加，因此散热功能得到大幅度的提升，从而增加了设备的耐受功率。所以，本发明能耐受高功率、降低设备体积从而减少设备制造成本和使用成本。

本发明适用于光通信和激光加工领域，综上所述，以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其效物界定。