千瓦级在线型隔离器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种千瓦级在线型隔离器，沿正向光入射光轴上依次设有剥模器14、准直器a3、法拉第旋光器5、1/2波片6和准直器b10，准直器a3和准直器b10上均设有光纤尾纤2、端帽15和透镜16，准直器a3和法拉第旋光器5之间设有偏振分束器a4，1/2波片6和准直器b10之间设有偏振分束器b7，剥模器14、准直器a3、法拉第旋光器5、1/2波片6、准直器b10、偏振分束器a4以及偏振分束器b7均设于水冷封装装置12内，所述水冷封装装置12内与偏振分束器a4位置相对应的壁上设有F：-5～0mm的窗口片13。与传统技术相比，该隔离器的工作性能稳定，而且具有插入损耗小、散热效率高的优点，能够用于大功率脉冲激光器等光学领域中。
【专利说明】千瓦级在线型隔离器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种隔离器，尤其是一种千瓦级在线型隔离器，属于激光、传感以及光纤通讯【技术领域】。
【背景技术】
[0002]光隔离器是允许光向一个方向通过而阻止向相反方向通过的无源器件，作用是对光的方向进行限制，使光只能单方向传输，通过光纤回波反射的光能够被光隔离器很好的隔离，提高光波传输效率。半导体激光器、光放大器以及光纤激光器等对于来自连接器、熔接点、滤波器等的反射光非常敏感，后向传输光可能会导致上述光学器件性能恶化甚至损坏，因此需要用光隔离器来阻止反射光。在光纤通信中，通过光纤回波反射的光能够被光隔离器很好的隔离。
[0003]光隔离器是激光和光纤通讯领域中不可或缺的光学元件，随着激光和光纤通讯的发展，对较高功率的光隔离器的需求也随之提高，但是目前使用的光隔离器功率很小，绝大部分在几瓦到几十瓦之间。现阶段国内大多数使用的光隔离器性能不太稳定，容易出现插入损耗大、散热效率低等问题，进而导致隔离器的隔离度不高、工作不稳定的后果，严重时甚至会损坏激光器。因此，开发一种较高功率的、工作稳定性更好的隔离器势在必行。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的在于提供一种千瓦级在线型隔离器，该隔离器工作性能稳定，而且具有插入损耗小、散热效率高的优点，能很好地被用于大功率脉冲激光器等光学领域中。
[0005]本实用新型的技术方案:沿正向光入射光轴上依次设有剥模器、准直器a、法拉第旋光器、1/2波片和准直器b，准直器a和准直器b上均设有光纤尾纤，准直器a和法拉第旋光器之间设有偏振分束器a，1/2波片和准直器b之间设有偏振分束器b，剥模器、准直器
a、法拉第旋光器、1/2波片、准直器b、偏振分束器a以及偏振分束器b均设于水冷封装装置内，所述水冷封装装置内与偏振分束器a位置相对应的壁上设有F:-5?Omm的窗口片。光纤尾纤与端帽相熔接。其中剥模器可以剥除从纤芯漏到内包层中传输的高阶模式的激光等有害光，减小了有害光对光传播效率的影响，采用端帽和透镜组合的准直器可以承载的功率较大，窗口片可以将反向光打散，减小单位面积上光的强度，也可以提高准直器的承载功率。
[0006]前述的这种千瓦级在线型隔离器中，所述偏振分束器a和偏振分束器b由I个三角形棱镜和I个平行四边形棱镜组成。
[0007]前述的这种千瓦级在线型隔离器中，所述偏振分束器a和偏振分束器b由4个三角形棱镜组成，偏振分束器a左侧设有反光镜。
[0008]前述的这种千瓦级在线型隔离器中，所述偏振分束器a和偏振分束器b由2个三角形棱镜和I个平行四边形棱镜组成，偏振分束器a左侧设有反光镜。[0009]前述的这种千瓦级在线型隔离器中偏振分束器a和偏振分束器b内均设有高反膜和偏振分光膜。
[0010]前述的这种千瓦级在线型隔离器中，高反膜和偏振分光膜相平行且与光的轴线方向夹角为45°。偏振分光膜能把入射的非偏振光分成两束垂直的线偏光,其中P偏光完全通过，而S偏光以45°角被反射，出射方向与P光成90度角；高反膜能将S偏光反射进入法拉第旋光器中。
[0011]前述的这种千瓦级在线型隔离器中，准直器a与偏振分束器a之间设有光阑a，偏振分束器b与准直器b之间设有光阑b。从左到右的正向光几乎可以无损通过，而反向光可以被光阑a遮挡或者反射，只有少量的反向光通过。
[0012]前述的这种千瓦级在线型隔离器中，所述水冷封装装置包括壳体、水冷腔、进水口和出水口，所述壳体的其中一端设有进水口和出水口，进水口设于壳体的下方，出水口设于壳体的上方，壳体的外壁与内壁之间为中空结构，所述进水口和出水口与该中空结构连接，水冷腔设置在壳体内，剥模器设于水冷腔内，水冷腔与中空结构连通。水冷封装装置内设有冷却介质，冷却介质可采用水或者油。
[0013]与传统技术相比，本实用新型能够提供一种较高功率的在线型隔离器，该隔离器的工作性能稳定，而且具有插入损耗小、散热效率高的优点，能够适用于千瓦级大功率脉冲激光器等光学领域中，所述千瓦级隔离器是指额定功率在1000瓦以上。
[0014]另外由于设置了剥模器，能够剥除从纤芯漏到内包层中传输的高阶模式的激光等有害光，减小了有害光对光传播效率的影响。采用端帽和透镜组合的准直器可以承载的功率较大，这些改进点都是本发明能够适用于千瓦以上的大功率脉冲激光器的关键。
[0015]通过设置窗口片，可以将反向光打散，减小单位面积上光的强度，有效防止反向光损坏水冷封装装置。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1、图3和图5是正向光进入隔离器的光路图；
[0017]图2、图4和图6是反向光进入隔离器的光路图。
[0018]附图中的标记为:1-光阑a, 2-光纤尾纤,3-准直器a, 4-偏振分束器a, 5-法拉第旋光器，6-1/2波片，7-偏振分束器b, 8-高反膜，9-偏振分光膜，10-准直器b, 11-反光镜，12-水冷封装装置，13-窗口片，14-剥模器，15-端帽，16-透镜，17-光阑b，20-壳体，21-水冷腔，22-进水口，23-出水口。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。
[0020]本实用新型的实施例1:如图1、图2所示，一种千瓦级在线型隔离器，沿正向光入射光轴上依次设有剥模器14、准直器a3、法拉第旋光器5、1/2波片6和准直器blO，准直器a3和准直器blO上均设有光纤尾纤2、端帽15和透镜16，准直器a3和法拉第旋光器5之间设有偏振分束器a4，1/2波片6和准直器blO之间设有偏振分束器b7，剥模器14、准直器a3、法拉第旋光器5、1/2波片6、准直器b 10、偏振分束器a4以及偏振分束器b7均设于水冷封装装置12内，所述水冷封装装置12内与偏振分束器a4位置相对应的壁上设有F:-3mm的窗口片13。光纤尾纤2与端帽15相熔接。所述偏振分束器a4和偏振分束器b7均由I个三角形棱镜和I个平行四边形棱镜组成。偏振分束器a4和偏振分束器b7内均设有高反膜8和偏振分光膜9。高反膜8和偏振分光膜9相平行且与光轴夹角为45°。准直器a3与偏振分束器a4之间设有光阑al,偏振分束器b7与准直器blO之间设有光阑bl7。所述水冷封装装置12包括壳体20、水冷腔21、进水口 22和出水口 23，所述壳体20的其中一端设有进水口 22和出水口 23，进水口 22设于壳体20的下方，出水口 23设于壳体20的上方，壳体20的外壁与内壁之间为中空结构，所述进水口 22和出水口 23与该中空结构连接，水冷腔21设置在壳体20内，剥模器14设于水冷腔21内，水冷腔21与中空结构连通。水冷封装装置12内设有冷却介质，冷却介质选用水。
[0021]本实用新型的实施例2:如图3、图4所示，一种千瓦级在线型隔离器，沿正向光入射光轴上依次设有剥模器14、准直器a3、法拉第旋光器5、1/2波片6和准直器blO，准直器a3和准直器blO上均设有光纤尾纤2、端帽15和透镜16，准直器a3和法拉第旋光器5之间设有偏振分束器a4，1/2波片6和准直器blO之间设有偏振分束器b7，剥模器14、准直器a3、法拉第旋光器5、1/2波片6、准直器b 10、偏振分束器a4以及偏振分束器b7均设于水冷封装装置12内，所述水冷封装装置12内与偏振分束器a4位置相对应的壁上设有F:-5mm的窗口片13。光纤尾纤2与端帽15相熔接。所述偏振分束器a4和偏振分束器b7均由2个三角形棱镜和I个平行四边形棱镜组成，偏振分束器a4左侧设有反光镜11。偏振分束器a4和偏振分束器b7内均设有高反膜8和偏振分光膜9。高反膜8和偏振分光膜9相平行且与光轴夹角为45°。准直器a3与偏振分束器a4之间设有光阑al,偏振分束器b7与准直器blO之间设有光阑bl7。所述壳体20的其中一端设有进水口 22和出水口 23，进水口 22设于壳体20的下方，出水口 23设于壳体20的上方，壳体20的外壁与内壁之间为中空结构，所述进水口 22和出水口 23与该中空结构连接，水冷腔21设置在壳体20内，剥模器14设于水冷腔21内，水冷腔21与中空结构连通。水冷封装装置12内设有冷却介质，冷却介质选用水。
[0022]本实用新型的实施例3:如图5、图6所示，一种千瓦级在线型隔离器，沿正向光入射光轴上依次设有剥模器14、准直器a3、法拉第旋光器5、1/2波片6和准直器blO，准直器a3和准直器blO上均设有光纤尾纤2、端帽15和透镜16，准直器a3和法拉第旋光器5之间设有偏振分束器a4，1/2波片6和准直器blO之间设有偏振分束器b7，剥模器14、准直器a3、法拉第旋光器5、1/2波片6、准直器b 10、偏振分束器a4以及偏振分束器b7均设于水冷封装装置12内，所述水冷封装装置12内与偏振分束器a4位置相对应的壁上设有F:0_的窗口片13。光纤尾纤2与端帽15相熔接。所述偏振分束器a4和偏振分束器b7均由4个三角形棱镜组成，偏振分束器a4左侧设有反光镜11。偏振分束器a4和偏振分束器b7内均设有高反膜8和偏振分光膜9。高反膜8和偏振分光膜9相平行且与光轴夹角为45°。准直器a3与偏振分束器a4之间设有光阑al,偏振分束器b7与准直器blO之间设有光阑bl7。所述壳体20的其中一端设有进水口 22和出水口 23，进水口 22设于壳体20的下方，出水口 23设于壳体20的上方，壳体20的外壁与内壁之间为中空结构，所述进水口 22和出水口 23与该中空结构连接，水冷腔21设置在壳体20内，剥模器14设于水冷腔21内，水冷腔21与中空结构连通。水冷封装装置12内设有冷却介质，冷却介质选用油。
[0023]本实用新型的工作原理:正向光从光纤尾纤2进入剥模器14，再经过准直器a3进入偏振分束器a4中,在偏振分束器a4中的偏振分光膜9作用下,将光线分成P光和S光，其中P光穿过偏振分光膜9进入法拉第旋光器5中，S光被偏振分光膜9反射到高反膜8上，S光在高反膜8的作用下被反射进入法拉第旋光器5中。两者迅速分开一定角度传输进入45°的法拉第旋光器5。通过法拉第旋光器，P光和S光的振动面各自向同一方向旋转了 45°。旋转后的P光和S光经过1/2波片6后，又都向同一方向改变了 45°。此时的P光及S光进入偏振分束器b7中,在偏振分束器b7的作用下,将P光和S光合成一束光,合成的光束进入准直器blO由光纤尾纤2传出，实现了光的正向传输。
[0024]反向光通过光纤尾纤2进入准直器b 10，再由准直器b 10进入偏振分束器b7后，光线被分成P光和S光，P光和S光经过1/2波片6的作用，其振动面又各自向同一方向改变了 45°。由于法拉第效应的非互易性,P光和S光通过法拉第旋光器5后,偏振方向仍然向同一个方向旋转45° ,这样原来的P光和S光在进入偏振分束器a4。P光在高反膜8的作用下被反射并穿过偏振分光膜9射出，S光直接被偏振分光膜9反射，P光和S光稱合成一束光线，合成的光线不能进入准直器a3中，从而达到了反向隔离的目标，窗口片13可以使光线直接进入冷却介质中，释放光的能量。
[0025]其中水冷封装装置12内设有冷却介质，可以将隔离器产生的热量吸收，改善了隔离器的工作环境，使隔离器工作稳定。
【权利要求】
1.一种千瓦级在线型隔离器，其特征在于:沿正向光入射光轴上依次设有剥模器(14)、准直器a (3)、法拉第旋光器(5)、1/2波片(6)和准直器b (10)，准直器a (3)和准直器b (10)上均设有光纤尾纤(2)、端帽(15)和透镜(16)，准直器a (3)和法拉第旋光器(5)之间设有偏振分束器a (4)，1/2波片(6)和准直器b (10)之间设有偏振分束器b (7)，剥模器(14)、准直器a (3)、法拉第旋光器(5)、1/2波片(6)、准直器b (10)、偏振分束器a (4)以及偏振分束器b (7)均设于水冷封装装置(12)内，所述水冷封装装置(12)内与偏振分束器a (4)位置相对应的壁上设有F:-5?Omm的窗口片(13),光纤尾纤(2)与端帽(15)相熔接。
2.根据权利要求1所述的一种千瓦级在线型隔离器，其特征在于:所述偏振分束器a(4)和偏振分束器b (7)由I个三角形棱镜和I个平行四边形棱镜组成。
3.根据权利要求1所述的一种千瓦级在线型隔离器，其特征在于:所述偏振分束器a(4)和偏振分束器b (7)由4个三角形棱镜组成，偏振分束器a (4)左侧设有反光镜(11)。
4.根据权利要求1所述的一种千瓦级在线型隔离器，其特征在于:所述偏振分束器a(4)和偏振分束器b (7)由2个三角形棱镜和I个平行四边形棱镜组成，偏振分束器a (4)左侧设有反光镜(11)。
5.根据权利要求2或3或4所述的一种千瓦级在线型隔离器，其特征在于:偏振分束器a (4)和偏振分束器b (7)内均设有高反膜(8)和偏振分光膜(9)。
6.根据权利要求5所述的一种千瓦级在线型隔离器，其特征在于:高反膜(8)和偏振分光膜(9)相平行且与光轴夹角为45°。
7.根据权利要求1所述的一种千瓦级在线型隔离器，其特征在于:准直器a(3)与偏振分束器a (4)之间设有光阑a (I),偏振分束器b (7)与准直器b (10)之间设有光阑b(17)。
8.根据权利要求1所述的一种千瓦级在线型隔离器，其特征在于:所述水冷封装装置(12)包括壳体(20)、水冷腔(21 )、进水口(22)和出水口(23)，所述壳体(20)的其中一端设有进水口(22)和出水口(23)，进水口(22)设于壳体(20)的下方，出水口(23)设于壳体(20 )的上方，壳体(20 )的外壁与内壁之间为中空结构，所述进水口( 22 )和出水口( 23 )与该中空结构连接，水冷腔(21)设置在壳体(20 )内，剥模器(14)设于水冷腔(21)内，水冷腔(21)与中空结构连通，水冷封装装置(12)内设有冷却介质，冷却介质可采用水或者油。
【文档编号】G02B6/27GK203551898SQ201320592586
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年9月25日 优先权日:2013年9月25日
【发明者】李刚, 胡小波 申请人:深圳市创鑫激光技术有限公司