一种宽光谱高损伤阈值光隔离器的制造方法
【专利摘要】本实用新型提出一种宽光谱高损伤阈值光隔离器，解决了现有技术中分束器晶体限制隔离器损伤阈值的问题，一种宽光谱高损伤阈值光隔离器，包括第一偏振胶合棱镜、位移棱镜、第二偏振胶合棱镜、磁光晶体、设有空腔的腔体，所述空腔的中心轴即为光轴，所述第一偏振胶合棱镜、磁光晶体、位移棱镜、第二偏振胶合棱镜沿光路方向依次设置于所述空腔内，使用胶合棱镜作为分束合束器，因为胶合棱镜有较高的损伤阈值，不会限制光隔离器损伤阈值。
【专利说明】一种宽光谱高损伤阈值光隔离器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及光隔离器领域，特别是指一种宽光谱高损伤阈值光隔离器。
【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，可以考虑放入允许单向光通过的光无源器件。光隔离器基于磁光晶体法拉第效应的工作原理，可以有效消除反射光对光路系统的损伤。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固态激光器中，目前市面上的隔离器，两端使用yvo4晶体分束器，中间为附带永磁场的磁光晶体，此种结构设计只能用于单一波长的光路中，且隔离器受到yvo4晶体的限制，损伤阈值较小。
实用新型内容
[0003]本实用新型提出一种宽光谱高损伤阈值光隔离器，解决了现有技术中分束器晶体限制隔离器损伤阈值的问题。
[0004]本实用新型的技术方案是这样实现的:一种宽光谱高损伤阈值光隔离器，包括第一偏振胶合棱镜、位移棱镜、第二偏振胶合棱镜、磁光晶体、设有空腔的腔体，所述空腔的中心轴即为光轴,所述第一偏振胶合棱镜、磁光晶体、位移棱镜、第二偏振胶合棱镜沿光路方向依次设置于所述空腔内。
[0005]作为优选的技术方案，所述第一偏振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；所述第一棱镜顶端面与所述第一胶合面平行；所述第一棱镜顶端面与所述第一胶合面上均镀有第一光学薄膜。
[0006]作为优选的技术方案，所述第一光学薄膜对P光透射，透射系数大于且等于98 %@45° ,且对s光反射,反射系数大于且等于99.8% @45°。
[0007]作为优选的技术方案，所述位移棱镜包括垂直于光轴的前端面、平行于光轴的顶端面、与光轴成45°夹角的左端面、与所述前端面平行设置的后端面、与所述顶端面平行设置的底端面、与所述左端面平行设置的右端面；所述前端面与所述后端面上均镀有第二光学薄膜；所述左端面与所述右端面上均镀有第三光学薄膜。
[0008]作为优选的技术方案，所述第二光学薄膜对s光透射，透射系数大于且等于98%@0° ;所述第三光学薄膜对s光反射，反射系数大于且等于98% @45°。
[0009]作为优选的技术方案，所述第二偏振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四光学薄膜；与所述第二胶合面平行设置的第三棱镜顶端面上镀有第五光学薄膜；所述第三棱镜前端面、所述第四棱镜前端面、所述第三棱镜后端面均垂直于光轴；所述第三棱镜前端面上镀有第六光学薄膜；所述第四棱镜前端面上镀有第七光学薄膜；所述第三棱镜后端面上镀有第八光学薄膜。
[0010]作为优选的技术方案，所述第四光学薄膜对s光透射，透射系数大于且等于98%@45° ;所述第五光学薄膜对P光反射，反射系数大于且等于98% @45° ;所述第六光学薄膜对P光透射，反射系数大于且等于98% @0° ;所述第七光学薄膜对s光透射，反射系数大于且等于98% @0。;所述第八光学薄膜对P光透射，透射系数大于且等于98% @0°，且对s光透射，透射系数大于且等于99.8% @0°。
[0011]光束正向经过光轴时，首先被第一偏振胶合棱镜分为P光和s光，s光的出射点与P光出射点分离，经过磁光晶体后偏振方向旋转45° , P光和s光转化为p0光和s0光,位移棱镜通过2次反射后将sO光位移至某一特定位置，PO光经第二偏振胶合棱镜反射后也位移至同一特定位置，两束光在从第二偏振胶合棱镜出射时合成为自然光，光束反向经过光轴时，在磁光晶体与第二胶合偏振棱镜之间，光路是可逆的，但根据法拉第效应原理，经过磁光晶体时，偏振方向旋转方向与正向传播时旋转方向相同，而不是逆向，因此在反向通过第一偏振棱镜前P光与S光的偏振方向与正向传播时相差90° ,也就不能被第一偏振胶合棱镜合成，而是分别从第一偏振胶合棱镜的上下表面透射出去，被吸光材料吸收，这样就实现了反向光隔离，由于只利用了反射和透射，可用于隔离宽波段，同时，胶合棱镜有较高的损伤阈值，解决了分束器晶体限制隔离器损伤阈值的问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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。
[0013]图1为正向光路通过光隔离器的结构示意图；
[0014]图2为反向光路通过光隔离器的结构示意图；
[0015]图3为第一偏振胶合棱镜的左视示意图；
[0016]图4为位移棱镜的俯视不意图；
[0017]图5为第二偏振胶合棱镜的左视示意图；
[0018]图6为光路中偏振方向的变化过程图。
[0019]图中:L1_第一偏振胶合棱镜；L2_位移棱镜；L3_第二偏振胶合棱镜；C_磁光晶体；L11-第一棱镜；L12-第二棱镜；L31-第三棱镜；L32_第四棱镜；F11-第一光学薄膜；F21-第二光学薄膜；F22-第三光学薄膜；F31-第四光学薄膜；F32_第五光学薄膜；F33_第六光学薄膜；F34-第七光学薄膜；F35-第八光学薄膜；S11-第一棱镜前端面；S12_第二棱镜后端面；S13-第一棱镜后端面；S15-第二棱镜底端面；S35-第四棱镜底端面。
【具体实施方式】
[0020]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
[0021]如图1、图2所示，一种宽光谱高损伤阈值光隔离器，包括第一偏振胶合棱镜L1、位移棱镜L2、第二偏振胶合棱镜L3、磁光晶体C、设有空腔的腔体,空腔的中心轴即为光轴,第一偏振胶合棱镜L1、磁光晶体C、位移棱镜L2、第二偏振胶合棱镜L3沿光路方向依次设置于空腔内。
[0022]如图3所不，第一偏振胶合棱镜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；第一棱镜顶端面与第一胶合面平行；第一棱镜顶端面与第一胶合面上均镀有第一光学薄膜Fll ;第一光学薄膜Fll对P光透射，透射系数大于且等于98% @45°，且对s光反射,反射系数大于且等于99.8% §45°。第一棱镜前端面S11、第一棱镜后端面S13和第二棱镜后端面S12均垂直于光轴,第二棱镜底端面S15平行于光轴。
[0023]磁光晶体C具有平行于光轴的永磁场，顺时针方向，磁光晶体C的光旋转角为45° ,磁光晶体C旋转角弧的计算公式β =vBd,其中，β是旋转角弧，B是磁场朝着光波传播方向的分量，d是光波与磁场相互作用的长度，V为物质的韦尔代常数，与材料本质、波长和温度有关。
[0024]如图4所示，位移棱镜L2包括垂直于光轴的前端面、平行于光轴的顶端面、与光轴成45°夹角的左端面、与前端面平行设置的后端面、与顶端面平行设置的底端面、与左端面平行设置的右端面；前端面与后端面上均镀有第二光学薄膜F21，第二光学薄膜F21对s光透射，透射系数大于且等于98% @0° ;左端面与右端面上均镀有第三光学薄膜F22，第三光学薄膜F22对s光反射，反射系数大于且等于98% @45°，位移棱镜L2的左端面、右端面均垂直于位移棱镜L2的底端面。
[0025]如图5所不，第二偏振胶合棱镜L3由第三棱镜L31、与第三棱镜L31胶合固定的第四棱镜L32构成，第三棱镜L31与第四棱镜L32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四光学薄膜F31 ;与第二胶合面平行设置的第三棱镜顶端面上镀有第五光学薄膜F32 ;第三棱镜前端面、第四棱镜前端面、第三棱镜后端面均垂直于光轴；第三棱镜前端面上镀有第六光学薄膜F33 ;第四棱镜前端面上镀有第七光学薄膜F34 ;第三棱镜后端面上镀有第八光学薄膜F35，第四棱镜底端面S35平行于光轴。第四光学薄膜F31对s光透射，透射系数大于且等于98% @45° ;第五光学薄膜F32对p光反射，反射系数大于且等于98% @45° ;第六光学薄膜F33对p光透射，反射系数大于且等于98%@0° ;第七光学薄膜F34对s光透射，反射系数大于且等于98% @0° ;第八光学薄膜F35对P光透射，透射系数大于且等于98% @0°，且对s光透射，透射系数大于且等于99.8% @0°。
[0026]如图6所不,光隔离器的工作原理:第一偏振胶合棱镜LI用于将自然光分离为两束偏振方向互相垂直的偏振光，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光到达第一棱镜顶端面时被反射，两束光P光和s光分别沿0A、O' K'两路进入磁光晶 体C，由于法拉第效应的结果，从磁光晶体C中透过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。在两路光路中加入位移棱镜L2和第二偏振胶合棱镜L3，使OA路光对位移棱镜L2是s光，当经过位移棱镜L2后，输出光进入第二偏振胶合棱镜L3是P光，O' A'路光进入第二偏振胶合棱镜L3是S光，P光经第二偏振胶合棱镜L3顶端面和第二胶合面反射，与从第二胶合面透射的s光融合,这样，第二偏振胶合棱镜L3将s光和P光重新合成自然光。为保证OA路光对位移棱镜L2是s光,对第二偏振胶合棱镜L3是P光，需要位移棱镜L2和第二偏振胶合棱镜L3的底面相对于第一偏振胶合棱镜LI旋转45°。
[0027]在该系统中，反射光经过第二偏振胶合棱镜L3后,分成一对偏振方向互相垂直的偏振光，这对偏振光经过磁光晶体C后,其偏振方向同样旋转45°角；则反射光偏振方向较入射光旋转了 90°，反射光A' O'到达第一偏振胶合棱镜LI顶端面后直接透过，AO被第一胶合面反射从与入射光垂直的方向出射，故反射光不可能被反射回原光路，起到了对反射光的隔离作用。
[0028]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种宽光谱高损伤阈值光隔离器，其特征在于: 包括第一偏振胶合棱镜、位移棱镜、第二偏振胶合棱镜、磁光晶体、设有空腔的腔体， 所述空腔的中心轴即为光轴， 所述第一偏振胶合棱镜、磁光晶体、位移棱镜、第二偏振胶合棱镜沿光路方向依次设置于所述空腔内。
2.如权利要求1所述的一种宽光谱高损伤阈值光隔离器，其特征在于: 所述第一偏振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； 所述第一棱镜顶端面与所述第一胶合面平行； 所述第一棱镜顶端面与所述第一胶合面上均镀有第一光学薄膜。
3.如权利要求2所述的一种宽光谱高损伤阈值光隔离器，其特征在于: 所述第一光学薄膜对P光透射，透射系数大于且等于98% @45°，且对S光反射，反射系数大于且等于99.8% @45°。
4.如权利要求3所述的一种宽光谱高损伤阈值光隔离器，其特征在于: 所述位移棱镜包括垂直于光轴的前端面、平行于光轴的顶端面、与光轴成45°夹角的左端面、与所述前端面平行设置的后端面、与所述顶端面平行设置的底端面、与所述左端面平行设置的右端面； 所述前端面与所述后端面上均镀有第二光学薄膜； 所述左端面与所述右端面上均镀有第三光学薄膜。
5.如权利要求4所述的一种宽光谱高损伤阈值光隔离器，其特征在于: 所述第二光学薄膜对s光透射，透射系数大于且等于98% @0° ; 所述第三光学薄膜对s光反射，反射系数大于且等于98% @45°。
6.如权利要求4或5所述的一种宽光谱高损伤阈值光隔离器，其特征在于: 所述第二偏振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四光学薄膜； 与所述第二胶合面平行设置的第三棱镜顶端面上镀有第五光学薄膜； 所述第三棱镜前端面、所述第四棱镜前端面、所述第三棱镜后端面均垂直于光轴； 所述第三棱镜前端面上镀有第六光学薄膜； 所述第四棱镜前端面上镀有第七光学薄膜； 所述第三棱镜后端面上镀有第八光学薄膜。
7.如权利要求6所述的一种宽光谱高损伤阈值光隔离器，其特征在于: 所述第四光学薄膜对s光透射，透射系数大于且等于98% @45° ； 所述第五光学薄膜对P光反射，反射系数大于且等于98% @45° ； 所述第六光学薄膜对P光透射，反射系数大于且等于98% @0° ; 所述第七光学薄膜对s光透射，反射系数大于且等于98% @0° ; 所述第八光学薄膜对P光透射，透射系数大于且等于98% @0°，且对s光透射，透射系数大于且等于99.8% @0°。
【文档编号】G02F1/09GK203759301SQ201420096170
【公开日】2014年8月6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