光隔离器及激光器的制作方法

1.本技术实施例涉及激光器件领域，尤其涉及一种光隔离器及激光器。


背景技术：

2.光隔离器是一种只允许正向传输的光通过，而隔离反向传输光的非互易光无源器件，可以应用于激光器。光隔离器可以包括偏振分束器、半波片及法拉第旋转器，当光正向传输时，经过偏振分束器，光被分成偏振方向互相垂直的o光和e光，两束光依次经过半波片和位于磁场中的法拉第旋转器后，偏振方向先后朝同一方向旋转45
°
，之后再经过偏振分束器合成一束光输出；当光反向传输时，光经过偏振分束器被分成o光和e光，随后经过法拉第旋转器和半波片，由于法拉第旋转器的非互易性，两束光先后朝相反方向旋转45
°
，之后经过偏振分束器时两束光无法合成一束光输出，实现正向传输的光通过，反向传输的光隔离的效果。
3.现有的光隔离器，其工作波长是固定的，只能工作于某一固定波长的激光器，通用性较差。传统方案中，通常是采用在轴向增加波长调谐器控制法拉第旋转器中磁光晶体轴向移动，改变光束穿越介质长度，从而改变工作波长；或者在磁环表面增加金属线圈，改变磁场强度，从而改变工作波长。但是，这些方法都增大了光隔离器的体积。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供一种光隔离器及激光器，用以解决如何在不增大光隔离器体积的情况下实现工作波长可调谐的问题。
5.第一方面，本技术实施例提供了一种光隔离器，包括外壳及设置于所述外壳内的磁光晶体组件以及旋转组件；所述磁光晶体组件包括位于入射光轴上的磁光晶体；
6.所述旋转组件一端位于所述外壳内并与所述磁光晶体连接，另一端伸出所述外壳并与所述外壳连接；所述旋转组件旋转带动所述磁光晶体旋转；
7.其中，所述磁光晶体包括平行设置的第一反射面及第二反射面；所述磁光晶体旋转不同角度，使得光束在所述第一反射面及所述第二反射面之间经过至少两次反射后输出。
8.第二方面，本技术实施例提供了一种激光器，包括光隔离器，所述光隔离器包括外壳及设置于所述外壳内的磁光晶体组件以及旋转组件；所述磁光晶体组件包括位于入射光轴上的磁光晶体；
9.所述旋转组件一端位于所述外壳内并与所述磁光晶体连接，另一端伸出所述外壳并与所述外壳连接；所述旋转组件旋转带动所述磁光晶体旋转；
10.其中，所述磁光晶体包括平行设置的第一反射面及第二反射面；所述磁光晶体旋转不同角度，使得光束在所述第一反射面及所述第二反射面之间经过至少两次反射后输出。
11.本技术实施例中，通过旋转组件带动磁光晶体旋转，改变光束进入磁光晶体的入
射角，从而改变光束在磁光晶体内传输的长度，实现了光隔离器对工作波长的多次调谐。同时没有增加光隔离器体积，保持了小体积光隔离器的优势。
12.本技术的这些方面或其他方面在以下实施例的描述中会更加简明易懂。
附图说明
13.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
14.图1示出了本技术提供的一种光隔离器一个实施例的侧视图；
15.图2示出了本技术提供的一种光隔离器一个实施例的正视图；
16.图3示出了本技术提供的一种光隔离器另一个实施例的侧视图；
17.图4示出了本技术提供的一种磁光晶体一个实施例的正视图；
18.图5-a至5-c示出了本技术提供的磁光晶体旋转不同角度时，正向光束在磁光晶体内部传输的光路图。
具体实施方式
19.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
20.在本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的描述的一些结构中，包含了按照特定顺序出现的多个结构件，这些结构件的序号如101、102等，仅仅是用于区分开各个不同的操作。需要说明的是，本文中的“第一”、“第二”等描述，是用于区分不同的结构件等，不代表先后顺序，也不限定“第一”和“第二”是不同的类型。
21.本技术实施例可以应用于传输正向光束，隔离反向光束的光学器件中，如激光器等。光隔离器是一种只允许正向传输的光通过，而隔离反向传输光的光无源器件，可以应用于激光器中，传输激光器输出的激光，并隔离返回至激光器的激光。
22.光隔离器可以包括偏振分束器、半波片、及法拉第旋光器，其中法拉第旋光器可以包括磁光晶体和磁环。当光正向传输时，经过偏振分束器，光被分成偏振方向互相垂直的o光和e光，两束光依次经过半波片和法拉第旋光器后，偏振方向先后朝同一方向旋转45
°
，之后再经过偏振分束器合成一束光输出；当光反向传输时，光经过偏振分束器被分成o光和e光，随后经过法拉第旋光器和半波片，由于法拉第旋光器具有非互易性，两束光先后朝相反方向旋转45
°
，之后经过偏振分束器时两束光无法合成一束光输出，实现正向传输的光通过，反向传输的光隔离的效果。
23.现有的光隔离器，其工作波长是固定的，只能工作于某一固定波长的激光器，通用性较差。且由上述光隔离器的工作原理可知，光隔离器中法拉第旋光器的光束偏转角度为45
°
，而旋转角度α与费尔德常数v、磁感应强度b和光穿越介质的长度l成正比，即α＝vbl，其中v与光波长平方成反比关系。由此可知，可以通过改变磁场强度或光束穿越介质长度，实现改变光隔离器的工作波长。
24.传统方案中，通常是采用在轴向增加波长调谐器控制法拉第旋光器中磁光晶体轴
向移动，改变光束穿越介质长度，从而改变工作波长；或者在磁环表面增加金属线圈，改变磁场强度，从而改变工作波长。但是，这些方法都增大了光隔离器的体积。
25.因此，发明人提出了本技术的技术方案，一种光隔离器，包括外壳及设置于所述外壳内的磁光晶体组件以及旋转组件；所述磁光晶体组件包括位于入射光轴上的磁光晶体；所述旋转组件一端位于所述外壳内并与所述磁光晶体连接，另一端伸出所述外壳并与所述外壳连接；所述旋转组件旋转带动所述磁光晶体旋转；其中，所述磁光晶体包括平行设置的第一反射面及第二反射面；所述磁光晶体旋转不同角度，使得光束在所述第一反射面及所述第二反射面之间经过至少两次反射后输出。
26.通过旋转组件带动磁光晶体旋转，改变光束进入磁光晶体的入射角，从而改变光束在磁光晶体内传输的长度，实现了光隔离器对工作波长的多次调谐。同时没有增加光隔离器体积，保持了小体积光隔离器的优势。
27.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
28.如图1，示出了一个实施例中光隔离器的侧视图，可以包括外壳10，以及设置于外壳10内的磁光晶体组件及旋转组件101，该磁光晶体组件可以包括位于入射光轴上的磁光晶体102；
29.旋转组件101的一端位于外壳内并与磁光晶体102连接，另一端伸出外壳10并与外壳10连接，旋转组件101旋转可以带动磁光晶体102旋转；
30.其中，磁光晶体102可以包括平行设置的第一反射面及第二反射面；该磁光晶体102旋转不同角度，使得光束在第一反射面及第二反射面之间经过至少两次反射后输出。
31.光隔离器可以应用于传输正向光束，隔离反向光束的光学器件中，如激光器等。以激光器为例，光隔离器可以连接在激光器和激光接收器件之间，用于将激光器输出的激光，即正向光束传输至激光接收器件，还可以用于将反射回激光器的激光，即反向光束隔离，使得该反向光束无法传输回激光器。
32.下面结合图2所示的光隔离器的正视图，对光隔离器的工作原理进行说明。图2中，光隔离器还可以包括磁环组件，该磁环组件可以包括磁环103；
33.磁光晶体组件还可以包括位于入射光轴上的第一偏振分束器104、半波片105和第二偏振分束器106；该第一偏振分束器104、半波片105、磁光晶体102及第二偏振分束器106依次设置；
34.磁环103可以位于磁光晶体102的两侧。
35.对于激光器输出的正向光束，该正向光束入射至隔离器组件中的第一偏振分束器104，被分成偏振方向互相垂直的o光和e光，两束光传输进入半波片105，o光和e光的偏振方向会向同一方向旋转45
°
，旋转之后的o光和e光传输至磁光晶体102中。由于磁光晶体的两侧设置有磁环103，则处于磁场中的磁光晶体具有法拉第磁致旋光效应，会将o光和e光的偏振方向继续向该同一方向旋转45
°
，此时，o光和e光的偏振方向先后向同一方向旋转了45
°
，也即是偏振态发生变化，o光和e光传输至第二偏振分束器106可以合成一束光束输出，实现正向光束的传输。
36.对于反射回激光器的反向光束，该反向光束入射至隔离器组件中的第二偏振分束器106，被分成偏振方向互相垂直的o光和e光，两束光传输进入磁光晶体102，由于处于磁场中的磁光晶体的法拉第磁致旋光效应具有非互易性，磁光晶体会将o光和e光的偏振方向向正向光束旋转的方向旋转45
°
，旋转之后的o光和e光传输至半波片105中，o光和e光的偏振方向会向与正向光束旋转方向的相反方向旋转45
°
，此时，o光和e光的偏振方向先后向相反方向旋转了45
°
，也即是偏振态没有发生变化，o光和e光传输至第一偏振分束器104时无法合成一束光束输出，实现反向光束的隔离。
37.基于上述工作原理，光隔离器中的磁光晶体102需要将传输进入的光束旋转45
°
，以实现对正向光束的传输，反向光束的隔离。具体地，该磁光晶体的旋转角度可以根据旋转公式进行确定。
38.该旋转公式可以为：α＝vbl。
39.其中，α可以表示旋转角度，v可以表示费尔德常数，v可以与光束波长的平方成反比关系，b可以表示磁感应强度，l可以表示光束穿过介质的长度，即光束穿过磁光晶体的长度。
40.本技术实施例中，磁光晶体102可以包括平行设置的第一反射面及第二反射面。光束可以经由第一反射面或第二反射面进入该磁光晶体，并经由第一反射面和第二反射面在磁光晶体中进行反射传输。
41.进一步地，该磁光晶体102连接旋转组件101，可以在旋转组件的旋转带动下进行旋转，其中，该旋转组件的旋转可以是非前进旋转。例如，在一个实际应用中，该旋转组件可以实现为圆柱体，则旋转组件可以绕轴线进行旋转，且不发生沿轴线方向的位移。此时，磁光晶体在旋转组件的带动下进行旋转时，第一反射面及第二反射面也会进行偏转。在传输进磁光晶体的光束方向不变的情况下，光束进入磁光晶体102的入射角会发生变化，则光束在第一反射面及第二反射面之间反射传输的次数可能会发生变化，光束在磁光晶体内传输的长度也会发生变化。结合上述旋转公式可知，在旋转角度及磁感应强度不变的情况下，光束穿过磁光晶体的长度发生变化，则光束波长也会发生变化。也即是说，光隔离器的工作波长会发生变化。
42.当磁光晶体102在旋转组件101的带动下旋转不同角度时，光束在第一反射面及第二反射面之间反射传输的次数可能会发生相应的变化，可以在第一反射面及第二反射面之间经过至少两次反射后输出，光束在磁光晶体内传输的长度也会发生相应的变化，从而实现光隔离器对工作波长的多次调谐。
43.通过旋转组件带动磁光晶体旋转，改变光束进入磁光晶体的入射角，从而改变光束在磁光晶体内传输的长度，实现了光隔离器对工作波长的多次调谐。同时没有增加光隔离器体积，保持了小体积光隔离器的优势。
44.在一个实际应用中，光隔离器还可以包括设置在外壳外，并与旋转组件连接，用以固定旋转之后的旋转组件的限位组件。
45.其中，旋转组件可以与限位组件配合使得磁光晶体能够旋转至少一个角度，以改变光束进入磁光晶体的入射角度。
46.如图3所示，该限位组件可以包括固定在外壳上的限位块107及固定件108；限位块107设置有贯穿孔以及垂直贯穿孔，并与贯穿孔打通的螺纹孔；
47.旋转组件101的伸出端可以通过贯穿孔伸出限位块107。
48.固定件108可以通过螺纹孔与限位块107活动连接；且固定件108的一端穿过螺纹孔与旋转组件101接触并固定旋转组件101。
49.其中，该旋转组件101可以为可绕轴线旋转的圆柱体，圆柱体伸出外壳的一端可以进行手动旋转。旋转的角度可以根据光隔离器的工作波长进行确定，不同的旋转角度对应的光隔离器的工作波长可以经过标定获得。
50.为了实现将旋转组件旋转某一预设的角度，作为一种可实现方式，该旋转组件101的侧面，靠近限位块107的贯穿孔的位置处可以设置有刻度值，如可以包括角度值。以及在限位块107上，垂直于旋转组件101的位置处可以设置有固定标识。
51.该旋转组件101可以按照上述刻度值，轴向旋转不同角度，并在旋转至不同角度对应的刻度值指向该固定标识处时，由固定件108固定该旋转组件101。
52.作为另一种可实现方式，该旋转组件101的侧面，靠近限位块107的贯穿孔的位置处可以设置有固定标识，以及在限位块107的贯穿孔表面上设置有刻度值，如可以包括角度值。
53.该旋转组件101可以按照贯穿孔表面的刻度值，轴向旋转不同角度，并在旋转至固定标识指向不同角度对应的刻度值处时，由固定件108固定该旋转组件101。
54.在一个实际应用中，旋转组件101可以包括导热金属杆，限位块107可以包括导热块，以及固定件108可以为顶丝。导热金属杆可以通过光固化胶与磁光晶体102侧面中心连接，导热块可以通过螺丝与外壳10固定。
55.在一个实际应用中，磁光晶体的第一反射面上可以镀制有反射膜，以及磁光晶体的第二反射面上可以镀制有反射膜。如图4，示出了一个实施例中磁光晶体102的示意图，在第一反射面中，靠近磁光晶体102第一端的第一区域镀制有反射膜1021，在第二反射面中，靠近磁光晶体102第二端的第一区域镀制有反射膜1022。其中，磁光晶体的第一端和第二端可以为相反的两个端。该反射膜的实现可以与传统方案中一致，此处不进行赘述。
56.磁光晶体旋转不同角度时，进入磁光晶体的光束可以在第一反射面的反射膜及第二反射面的反射膜之间经过至少两次反射后射出。
57.具体地，当正向光束经由第一反射面折射进入磁光晶体102时，该正向光束到达第二反射面，经由第二反射面的反射膜1022反射至第一反射面，再经由第一反射面的反射膜1021反射至第二反射面，以在第二反射面的反射膜1022与第一反射面的反射膜1021之间经过至少两次反射后，经由第二反射面折射出磁光晶体102。
58.当反向光束经由第二反射面折射进入磁光晶体102时，该反向光束到达第一反射面，经由第一反射面的反射膜1021反射至第二反射面，再经由第二反射面的反射膜1022反射至第一反射面，以在第一反射面的反射膜1021与第二反射面的反射膜1022之间经过至少两次反射后，经由第一反射面折射出磁光晶体102。
59.如图5-a至5-c示出了磁光晶体102旋转不同角度时，正向光束在磁光晶体内部传输的光路图。
60.在一个实际应用中，在第一反射面中，靠近磁光晶体102第二端的第二区域可以镀制有增透膜；在第二反射面中，靠近磁光晶体102第一端的第二区域可以镀制有增透膜。其中，增透膜可以用于降低光束进入磁光晶体时的反射损失，该增透膜的实现可以与传统方
案中一致，此处不进行赘述。
61.具体地，当正向光束到达第一反射面时，可以经由第一反射面的增透膜折射进入磁光晶体102，到达第二反射面，并在第二反射面的反射膜1022与第一反射面的反射膜1021之间经过至少两次反射后，经由第二反射面的增透膜折射出磁光晶体102。
62.当反向光束到达第二反射面时，可以经由第二反射面的增透膜折射进入磁光晶体102，到达第一反射面，并在第一反射面的反射膜1021与第二反射面的反射膜1022之间经过至少两次反射后，经由第一反射面的增透膜折射出磁光晶体102。
63.在一个实际应用中，该光隔离器还可以包括光输入组件及光输出组件。其中，光输入组件可以与激光器连接，用于将激光器输出的激光，即正向光束，传输至磁光晶体组件。光输出组件可以与激光接收器件连接，用于将激光器输出的激光传输至该激光接收器件。
64.或者，该光输出组件还可以用于将反射回激光器的激光，即反向光束，传输至磁光晶体组件。由磁光晶体组件对反射回激光器的激光进行隔离。
65.具体地，该光输入组件可以包括入射光轴上设置的输入光纤、设置在输入光纤上的第一包层剥模器及第一端与输入光纤连接的第一准直透镜，光输出组件可以包括输出光纤、设置在输出光纤上的第二包层剥模器及第一端与输出光纤连接的第二准直透镜。其中，第一包层剥模器及第二包层剥模器可以用于消去传输的激光中剩余的泵浦光和高阶模式激光等，第一准直透镜及第二准直透镜可以用于对光纤传输的激光进行准直。上述光输入组件及光输出组件的实现方式可以与传统方案中一致，此处不再进行赘述。
66.上述光隔离器可以应用于激光器中，从而本技术实施例还提供了一种包括上述光隔离器的激光器。其中，光隔离器的结构、实现原理及技术效果等在前面说明书中进行了详细的说明，此处不再进行赘述。激光器中的结构以及各结构之间的连接关系，包括光隔离器在激光器中的连接关系等可以与传统方案中一致，此处也不再进行赘述。
67.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
68.以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
69.通过以上的实施例的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施例可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
70.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和
范围。