一种用于大功率激光的光隔离方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于大功率激光的光隔离方法，属于强激光【技术领域】。本方法将激光源、准直透镜、半波片依次排列，激光源与准直透镜、半波片同光轴；根据衍射方程的一级衍射条件，确定光栅刻线间距d，制作大功率衍射型反射光栅，并排列到半波片之后，光轴穿过光栅的中心。激光源发出激光束，透过准直透镜、半波片，入射到光栅上。压电陶瓷驱动光栅，实现对光栅的角度扫描并对光栅与光轴间的夹角大小进行微调，使得入射激光完全按照一级衍射输出，实现大功率激光的光隔离。通过光栅衍射可在任何波长范围内实现对最高10000w的大功率激光的光隔离，并实现高的隔离效率，且能调节简单。
【专利说明】一种用于大功率激光的光隔罔方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于大功率激光的光隔离方法，属于强激光【技术领域】。
【背景技术】
[0002]光隔离器在工业，科研应用越来越广泛。通常光隔离可根据法拉第效应来实现，如图1所示。但是这类光隔离对光束的波长和功率都有一定的限制，对于大功率光隔离，特殊波长的光隔离，目前还没有有效的方法。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是为了实现大功率光隔离的问题，提出一种用于大功率激光的光隔离方法，利用光栅来实现大功率激光光隔离。
[0004]一种用于大功率激光的光隔离方法，具体步骤如下:
[0005]步骤一，将激光源、准直透镜、半波片依次排列，激光源与准直透镜、半波片同光轴。
[0006]步骤二，根据衍射方程的一级衍射条件:
[0007]d (sin a -sin β ) = λ(I)
[0008]其中d是光栅刻线间距，λ为激光源发出的激光束波长，α为激光束到光栅的入射角度，β为激光束经光栅后的衍射角度。确定光栅刻线间距d，制作光栅。α和β根据光隔离任务的具体角度要求计算得出。
[0009]所述光栅为大功率衍射型反射光栅，其承受功率要求在10000W及以上，其背面连接压电陶瓷。压电陶瓷能实现对光栅倾斜角度的微控。
[0010]步骤三，将步骤二制作的光栅排列到半波片之后，光轴穿过光栅的中心，光栅法线与光轴间的夹角大小为α。
[0011]步骤四，激光源发出激光束，透过准直透镜、半波片，入射到光栅上。压电陶瓷驱动光栅，实现对光栅的角度扫描并对光栅与光轴间的夹角大小进行微调，使得入射激光完全按照一级衍射输出，实现大功率激光的光隔离。
[0012]步骤五，在步骤四的出射光方向上放置一个平面镜对其进行反射，调整平面镜角度，使得光反馈再次经过光栅并发生一级衍射，其一级衍射光与原入射激光不相向。从而验证大功率激光已实现光隔离。
[0013]有益效果
[0014]通过光栅衍射可在任何入射波长范围内实现对最高1000w的大功率激光的光隔离，能实现特殊波长激光光隔离，并实现高的隔离效率，且能调节简单。利用大功率光栅来实现大功率激光光隔离，对光束的波长和功率比传统的法拉第效应隔离器有很大的提升。该设计操作简单，稳定，具有很强的实用价值。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为【背景技术】中使用法拉第效应实现光隔离示意图；
[0016]图2为本发明提出的使用光栅实现光隔离的原理图；
[0017]图3为【具体实施方式】中装置实施例的俯视图；
[0018]标号说明:a_入射光纤，b_入射GRIN, c_起偏器，d_法拉第旋转器，e_检偏器，f-出射GRIN，g-出射光纤，B-磁场，1-半导体制冷器，2-光纤激光器，3-非球面准直透镜调整架，4-非球面准直透镜AL，5-光束，6-衍射光栅，7-调节架动板，8-压电陶瓷，用于整体调谐，9-微调螺钉，10-输出光束，11-调节架定板，12-HWP半波片，13-HWP半波片调整架。
【具体实施方式】
[0019]本发明的技术原理如图2所示，通过激光源、准直透镜AL、半波片、光栅GT实现光隔离。
[0020]本实施方式给出装置实例如图3所示，包括半导体制冷器1，光纤激光器2，非球面准直透镜调整架3，非球面准直透镜4，衍射光栅6，调节架动板7，调节架压电陶瓷8，微调螺钉9，调节架定板11，半波片12。
[0021]半导体制冷器I与光纤激光器2连接，对光纤激光器2进行控温。非球面准直透镜4安装在非球面准直透镜调整架3上，光纤激光器2与非球面准直透镜4，半波片12同光轴。
[0022]衍射光栅6固定在调节架动板7上，压电陶瓷8粘贴在调节架动板7上，通过调节架动板7驱动衍射光栅6。调节架动板7与调节架定板11相连，微调螺钉9安装在调节架定板11上,用于整体调整动板7。
[0023]衍射光栅6是定制的高损伤阈值的特制光栅，可承载1000w光功率。
[0024]功率5000W波长为100nm的光纤激光器2发出的激光光束，经过焦距为4mm，数值孔径为0.6的非球面准直透镜4准直后，以25°入射角入射到刻线密度为2400g/mm、刻线面积大小为10mmX 100mm、厚度为60mm的衍射光栅6上，满足一级衍射方程，一级衍射后输出光束10，此时的输出光束具有最大的衍射效率。
[0025]该衍射光栅6通过压电陶瓷8作慢速大范围粗调，实现角度扫描。压电陶瓷8粘接在调节架动板7上，通过微调螺钉9改变角度。在改变角度的过程中，固定在调节架动板7上的光栅6随着调节架动板7 —起旋转，实现光隔离输出。
[0026]非球面准直透镜调整架3用于固定非球面镜及激光束准直的调整，衍射光栅6固定在调节架动板7上，调节架动板7可通过调节架定板11上的微调螺钉调整。调节架定板
11、半导体制冷器1、非球面准直透镜调整架3均被固定在同一底板上。
[0027]上述方案中的光栅也可选用其它类型，尺寸大小也可选用其它尺寸，激光波长可选用其它波长数值，激光源可选用其他激光源。
【权利要求】
1.一种用于大功率激光的光隔离方法，其特征在于:包括如下步骤: 步骤一，将激光源、准直透镜、半波片依次排列，激光源与准直透镜、半波片同光轴； 步骤二，根据衍射方程的一级衍射条件: d (sin a -sin β ) = λ(I) 其中d是光栅刻线间距，λ为激光源发出的激光束波长，α为激光束到光栅的入射角度，β为激光束经光栅后的衍射角度；确定光栅刻线间距d，制作光栅； 所述光栅为大功率衍射型反射光栅，其功率在1000W及以上，其背面连接压电陶瓷；步骤三，将步骤二制作的光栅排列到半波片之后，光轴穿过光栅的中心，光栅法线与光轴间的夹角大小为α ； 步骤四，激光源发出激光束，透过准直透镜、半波片，入射到光栅上；压电陶瓷驱动光栅，实现对光栅的角度扫描并对光栅与光轴间的夹角大小进行微调，使得入射激光完全按照一级衍射输出，实现大功率激光的光隔离。
2.根据权利要求1所述的一种用于大功率激光的光隔离方法，其特征在于和β根据光隔离任务的具体角度要求计算得出。
3.根据权利要求1所述的一种用于大功率激光的光隔离方法，其特征在于:能在任何入射波长范围内实现对最高1000w的大功率激光的光隔离。
【文档编号】G02B6/34GK104391357SQ201410650720
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年11月15日 优先权日:2014年11月15日
【发明者】彭瑜, 李伟 申请人:北京理工大学