一种光隔离器的制造方法
【专利摘要】本发明提出了一种光隔离器，解决了现有技术中光隔离器只能用于隔离窄波段的问题，一种光隔离器，包括第一胶合棱镜、磁光晶体、半波片、第二胶合棱镜、设有空腔的腔体；所述空腔的中心轴即为光轴；所述第一胶合棱镜、磁光晶体、半波片、第二胶合棱镜沿光路方向依次设置于所述空腔内的中心轴上，光隔离器中引入胶合棱镜和波片用于对自然光的偏振方向分离设计，且胶合棱镜中镀有光学薄膜，可以实现对自然光的良好的隔离效果。
【专利说明】一种光隔离器
【技术领域】
[0001]本发明涉及光隔离器领域，特别是指一种光隔离器。
【背景技术】
[0002]在激光系统中，由于光路中的光学元件对光源的反射作用，往往会使系统产生不良影响。为了解决这一难题，可以考虑放入一允许单向光通过的光无源器件。基于磁光晶体法拉第效应的工作原理，在系统光路中加入光隔离器，可以有效消除反射光对系统地损伤。
[0003]光隔离器具有正向插入损耗低，反向隔离度高，回波损耗高，允许光向一个方向通过而阻止反射光通过等特性，可广泛用于光纤激光器、光参量振荡激光器、多级放大激光器、全固态倍频激光器等，各种半导体固态激光器中，当前已有多种设计的光隔离器，但尚没有用于宽波段的光隔离器。
【发明内容】
[0004]本发明提出一种光隔离器，解决了现有技术中光隔离器只能用于隔离窄波段的问题。
[0005]本发明的技术方案是这样实现的:一种光隔离器，包括第一胶合棱镜、磁光晶体、半波片、第二胶合棱镜、设有空腔的腔体；所述空腔的中心轴即为光轴；所述第一胶合棱镜、磁光晶体、半波片、第二胶合棱镜沿光路方向依次设置于所述空腔内的中心轴上。
[0006]作为优选的技术方案，所述第一胶合棱镜由第一棱镜、与所述第一棱镜胶合固定的第二棱镜构成；所述第一棱镜与所述第二棱镜相向的端面为第一胶合面，所述第一胶合面与光轴成45°夹角，且所述第一胶合面上镀有第一光学薄膜；与所述第一胶合面平行设置的第二棱镜底端面上设有第二光学薄膜；所述第一棱镜顶端面与光轴平行。
[0007]作为优选的技术方案，所述第一光学薄膜对P光透射且对s光反射，透射系数大于或等于98% @45°，反射系数大于或等于99.8% @45° ;所述第二光学薄膜对P光和s光均反射，反射系数大于或等于99.8% @45°。
[0008]作为优选的技术方案，所述第二胶合棱镜由第三棱镜、与所述第三棱镜胶合固定的第四棱镜构成；所述第三棱镜与所述第四棱镜相向的端面为第二胶合面，所述第二胶合面与光轴成45°夹角，所述第二胶合面上镀有第三光学薄膜；与所述第二胶合面平行设置的第三棱镜顶端面上镀有第四光学薄膜；所述第四棱镜底端面平行于光轴；所述第二胶合面与所述第四棱镜底端面的夹角为45°。
[0009]作为优选的技术方案，所述第三光学薄膜对P光透射且对s光反射，透射系数大于或等于98% @45°，反射系数大于或等于99.8% @45° ;所述第四光学薄膜对P光和s光均反射，反射系数大于或等于99.8% @45°。
[0010]作为优选的技术方案，所述半波片光轴与竖直方向的夹角为22.5° ;沿光轴顺时针方向上，所述半波片对P光的光旋转角为45° ,对s光的光旋转角为225°。
[0011]作为优选的技术方案，所述第一棱镜顶端面平行于所述第四棱镜底端面。[0012]本发明同【背景技术】相比所产生的有益效果:
[0013]光隔离器中引入胶合棱镜和波片用于对自然光的偏振方向分离设计，且胶合棱镜中镀有光学薄膜，可以实现对自然光的良好的隔离效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]为了更清楚地说明本发明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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0015]图1为本发明一种光隔离器的结构示意图；
[0016]图2为第一胶合棱镜的左视示意图；
[0017]图3为第二胶合棱镜的左视示意图；
[0018]图4为光在各元器件中偏振变化示意图。
[0019]图中:L1_第一胶合棱镜；L2_第二胶合棱镜；C_磁光晶体；B_半波片；L11_第一棱镜；L12-第二棱镜；L21-第三棱镜；L22-第四棱镜；S11-第二棱镜前端面；S12_第二棱镜后端面；S13-第一棱镜后端面；S14-第一棱镜顶端面；S21-第三棱镜前端面；S22-第四棱镜前端面；S23-第三棱镜后端面；S24-第四棱镜底端面；F11-第一光学薄膜；F12_第二光学薄膜；F21-第三光学薄膜；F22-第四光学薄膜。
【具体实施方式】
[0020]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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，都属于本发明保护的范围。
[0021]如图1所示，一种光隔离器，包括第一胶合棱镜L1、磁光晶体C、半波片B、第二胶合棱镜L2、设有空腔的腔体；空腔的中心轴即为光轴；第一胶合棱镜L1、磁光晶体C、半波片B、第二胶合棱镜L2沿光路方向依次设置于空腔内的中心轴上。
[0022]如图2所不,第一胶合棱镜LI由第一棱镜L11、与第一棱镜Lll胶合固定的第二棱镜L12构成；第一棱镜Lll与第二棱镜L12相向的端面为第一胶合面,第一胶合面与光轴成45°夹角，且第一胶合面上镀有第一光学薄膜Fll ;与第一胶合面平行设置的第二棱镜底端面上设有第二光学薄膜F12 ;第一棱镜顶端面S14与光轴平行，第二棱镜前端面S11、第二棱镜后端面S12和第一棱镜后端面S13均垂直于光轴。第一光学薄膜Fll对P光透射且对s光反射，透射系数大于或等于98% @45°，反射系数大于或等于99.8% @45° ;第二光学薄膜F12对P光和s光均反射，反射系数大于或等于99.8% @45°。
[0023]磁光晶体C具有平行于光轴的永磁场，光轴顺时针方向上，磁光晶体C的光旋转角为45° ,根据法拉第效应原理,经过磁光晶体C时,偏振方向的旋转方向与传播方向无关。
[0024]如图3所示，第二胶合棱镜L2由第三棱镜L21、与第三棱镜L21胶合固定的第四棱镜L22构成；第三棱镜L21与第四棱镜L22相向的端面为第二胶合面，第二胶合面与光轴成45°夹角，第二胶合面上镀有第三光学薄膜F21 ;与第二胶合面平行设置的第三棱镜顶端面上镀有第四光学薄膜F22 ;第二胶合面与第四棱镜底端面的夹角为45°，第三棱镜前端面S21、第三棱镜后端面S23、第四棱镜前端面S22均垂直于光轴，第四棱镜底端面S24平行于光轴。第三光学薄膜F21对P光透射且对s光反射，透射系数大于或等于98% @45°，反射系数大于或等于99.8% @45° ;第四光学薄膜F22对p光和s光均反射，反射系数大于或等于99.8% @45°，第一棱镜顶端面S14平行于第四棱镜底端面S24。
[0025]半波片B包括垂直于光轴前端面、与前端面平行设置的后端面，半波片B光轴与竖直方向的夹角为22.5°，沿光轴顺时针方向上，半波片B对P光的光旋转角为45°，对s光的光旋转角为225°。与磁光晶体C不同,光经过半波片B时,偏振光的旋转方向与传播方向有关；反向传播的旋转方向与正向传播的旋转方向相反。
[0026]如图1、图4所示，图1中的a图为正向光路图，b图为反向光路图，图4为迎光观察光传输在隔离器中偏振变化示意图，其中(a)图为入射光，(b)图为反射光，光隔离器的工作原理:当一束自然光到达第一胶合面时，P光将透过该面，s光将被反射，当被反射的s光到达第二棱镜底端面时被反射，两束光P光和s光分别沿0P、O' P'两路进入磁光晶体C，由于法拉第效应的结果，使得从磁光晶体C中透过的两束光的偏振方向均向一个方向旋转一定的角度，该角度为45°。因为两光束的偏振方向均旋转同一角度,两束光的偏振方向仍互相垂直。在两路光路中加入半波片B，经过半波片B时，OP路光旋转45°，加上磁光晶体C中旋转的45°，共旋转90°，变成s光；则O' P'路光旋转225°，共旋转270°，变成P光。P光经第三棱镜顶端面和第二胶合面的反射，与从第二胶合面透射的s光融合。这样，第二胶合棱镜L2将s光和P光重新合成自然光。在反射光路中，反射光经过第二胶合棱镜L2后,分成一对偏振方向互相垂直的偏振光，光路为正向传播的逆向，但经过磁光晶体C后，其偏振方向旋转45°角；那么，反射光偏振方向较入射光旋转了 90°，(V P'路的P光到达第二棱镜底端面时向上反射，穿过第一胶合面从第一棱镜顶端面S14出射；0P路的s光被第一胶合面反射从第一棱镜顶端面S14出射,故反射光与入射方向垂直,不可能被反射回原光路，起到了对反射光的隔离作用。
[0027]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种光隔离器，其特征在于: 包括第一胶合棱镜、磁光晶体、半波片、第二胶合棱镜、设有空腔的腔体； 所述空腔的中心轴即为光轴； 所述第一胶合棱镜、磁光晶体、半波片、第二胶合棱镜沿光路方向依次设置于所述空腔内的中心轴上。
2.如权利要求1所述的一种光隔离器，其特征在于: 所述第一胶合棱镜由第一棱镜、与所述第一棱镜胶合固定的第二棱镜构成； 所述第一棱镜与所述第二棱镜相向的端面为第一胶合面，所述第一胶合面与光轴成45°夹角，且所述第一胶合面上镀有第一光学薄膜； 与所述第一胶合面平行设置的第二棱镜底端面上设有第二光学薄膜； 所述第一棱镜顶端面与光轴平行。
3.如权利要求2所述的一种光隔离器，其特征在于: 所述第一光学薄膜对P光透射且对S光反射，透射系数大于或等于98 %i45°，反射系数大于或等于99.8% @45° ； 所述第二光学薄膜对P光和s光均反射，反射系数大于或等于99.8% @45°。
4.如权利要求3所述的一种光隔离器，其特征在于: 所述第二胶合棱镜由第三棱镜、与所述第三棱镜胶合固定的第四棱镜构成； 所述第三棱镜与所述第四棱镜相向的端面为第二胶合面，所述第二胶合面与光轴成45°夹角，所述第二胶合面上镀有第三光学薄膜； 与所述第二胶合面平行设置的第三棱镜顶端面上镀有第四光学薄膜； 所述第四棱镜底端面平行于光轴； 所述第二胶合面与所述第四棱镜底端面的夹角为45°。
5.如权利要求4所述的一种光隔离器，其特征在于: 所述第三光学薄膜对P光透射且对S光反射，透射系数大于或等于98% @45°，反射系数大于或等于99.8% @45° ； 所述第四光学薄膜对P光和s光均反射，反射系数大于或等于99.8% @45°。
6.如权利要求5所述的一种光隔离器，其特征在于: 所述半波片光轴与竖直方向的夹角为22.5° ; 沿光轴顺时针方向上，所述半波片对P光的光旋转角为45°，对s光的光旋转角为225。。
7.如权利要求5或6所述的一种光隔离器，其特征在于: 所述第一棱镜顶端面平行于所述第四棱镜底端面。
【文档编号】G02F1/09GK103852825SQ201410076649
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2014年3月4日 优先权日:2014年3月4日
【发明者】贾玉昌, 王世武, 薛学刚, 聂奕 申请人:青岛海泰光电技术有限公司