一种千瓦级光隔离器的制作方法

本发明涉及高功率激光器件领域，特别涉及一种千瓦级光隔离器。

背景技术：

光隔离器是一种只允许光沿一个方向传输，而对返回的光起到隔离作用的光无源器件。其工作原理是基于法拉第旋转的非互易性，其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。

梅曼千瓦级光纤激光器广泛应用到金属切割加工制造领域。高功率半导体激光器成为目前最新一代的医用光刀。在汽车和造船等行业中，结构紧凑、使用方便的高功率光纤激光器具有巨大的市场潜力。

在高功率激光系统中，光隔离器能有效消除系统间的自耦合和自激励效应，有效提高激光器的功率输出、模式、频率的稳定性，是高质量光学系统和光通信系统中非常重要的无源器件之一。与常规隔离器相比，该光隔离器内包含具有多个胶合面的偏振分束器能够把千瓦级功率光分成两束再进行偏振态转换，能够和千瓦级功率激光配合使用。

技术实现要素：

本发明的目的在于通过在隔离器中添加具有多个胶合面的偏振分束器和两组法拉第旋转器及两片λ/2波片或者石英旋光片模块，使得该光隔离器能够和千瓦级功率激光配合使用。

为实现上述目的，本发明提供一种千瓦级光隔离器，在该光隔离器的纵向轴线上，依次排列的下列元件：

一对光纤准直器，其一尾纤为光束输入端，另一尾纤为光束输出端；

偏振分束器a，由4个分光晶体胶合而成，将入射光分成两束；

偏振态转换器，由两组法拉第旋转器及两片λ/2波片或者石英旋光片组成，将两束线偏光的偏振方向分别进行旋转；

偏振分束器b，由3个分光晶体胶合而成，将一束光分束为两束线偏振光或将两束线偏振光合束成一束光；

其特征在于：偏振分束器a将千瓦级功率入射光分成两束，分别进行偏振态旋转，能够和千瓦级功率激光配合使用。

所述的偏振分束器a由4个分光晶体胶合而成，偏振分束器b由3个分光晶体胶合而成，偏振分束器a的第一个胶合面与偏振分束器b的第一个胶合面处于同一光轴上，偏振分束器a的第二个胶合面与偏振分束器b的第二个胶合面处于同一光轴上。

所述的偏振态转换器由两组法拉第旋转器及两片λ/2波片或者石英旋光片组成，能够使两束正向传输的线偏振光偏振方向分别顺时针旋转π/2，两束反向传输的线偏振光偏振方向不变。

附图说明

图1为本发明光隔离器的结构示意图；

图2为本发明光隔离器正向传输光路示意图；

图3为本发明光隔离器反向传输光路示意图；

图4为本发明输出型光隔离器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体的实施方式对本发明做进一步的说明。

如图1所示，本发明光隔离器包括输入光纤准直器1、偏振分束器a2、第一组法拉第旋转器3、第二组法拉第旋转器4、第一个λ/2波片或者石英旋光片5、第二个λ/2波片或者石英旋光片6、偏振分束器b7、输出光纤准直器8。

图2为本发明光隔离器正向传输光路及光偏振态变化示意图，输入光纤准直器1出射的光经过偏振分束器a2中间的胶合面处被分成两束偏振态相互垂直的线偏振光，其中垂直偏振光以45度角被反射，出射方向与水平偏振光成90度角，被反射的垂直偏振光传播到上方的胶合面处时再次以45度角被反射，出射方向为水平方向，水平偏振光沿入射光方向继续传播。随后垂直偏振光通过由第一组法拉第旋转器3和第一个λ/2波片或者石英旋光片5组成的偏振态转换器后，光偏振方向沿顺时针旋转π/2变成水平偏振光，而水平偏振光通过由第二组法拉第旋转器4和第二个λ/2波片或者石英旋光片6组成的偏振态转换器后，光偏振方向沿顺时针旋转π/2变成垂直偏振光，此时的垂直偏振光在偏振分束器b7的下面那个胶合面处以45度角被反射而向上传播到达偏振分束器b7的第一胶合面，水平偏振光和垂直偏振光经过偏振分束器b7的第一胶合面后被合束成一束光后，经输出光纤准直器8耦合输出。

反向传输光经过输出光纤准直器8进入偏振分束器b7（图3），被分成一束水平偏振与一束垂直偏振的线偏振光，水平偏振光进入由第一组法拉第旋转器3和第一个λ/2波片或者石英旋光片5组成的偏振态转换器，垂直偏振光经过偏振分束器b7的反射进入由第二组法拉第旋转器4和第二个λ/2波片或者石英旋光片6组成的偏振态转换器，由于λ/2波片或者石英旋光片的互异性，这两束光分别通过λ/2波片或者石英旋光片后偏振方向朝逆时针旋转45°，然后经过非互易性的法拉第旋转器后偏振方向又顺时针旋转45°，因此这两束光的偏振方向相较最初并未发生变化，此时水平偏振光通过偏振分束器a2时传播方向未改变，垂直偏振光通过偏振分束器a2时被两个胶合面先后反射从而使传播方向相对先前向下平移一段距离，最后这两束光被经过特殊发黑处理的外壳所吸收，因此几乎没有光线进入输入光纤准直器1。

本发明所述的光隔离器为在线型，它也可以是输出型、自由空间型等任意形式。图4示意的是输出型结构，其中输出光纤准直器8被替换为扩束镜组9，自由空间型结构两端则没有光纤准直器。

以上仅仅是对本发明实施例的说明，而不是对保护范围的限定，任何非实质性的改动，如改变偏振分束器及偏振态转换器的组合等，都应该落在本发明专利的权利要求保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种千瓦级光隔离器，沿正向光入射光轴上依次包含下列元件：输入端光纤准直器、偏振分束器a、偏振态转换器、偏振分束器b、输出端光纤准直器。其中，偏振态转换器是由两组法拉第旋转器及两片λ/2波片或者石英旋光片组成，能够使正向传输的线偏振光偏振方向顺时针旋转π/2，反向传输的线偏振光偏振方向不变。与常规隔离器相比，该光隔离器内包含具有多个胶合面的偏振分束器的功能模块，能够把功率在千瓦级的激光分成两束后再分别进行偏振态转换，使其能够和功率为千瓦级的激光器配合使用。

技术研发人员：林立良;陈江旭;吴季;陈伟;陈秋华
受保护的技术使用者：福建福晶科技股份有限公司
技术研发日：2017.08.14
技术公布日：2017.11.10