级间隔离器系统及光纤激光器的制作方法

本实用新型涉及光纤激光技术领域，特别是涉及一种级间隔离器系统及光纤激光器。

背景技术：

光纤激光器因具有光束质量高、成本低、转换效率高、稳定性好、体积小及寿命长等优点而被广泛应用。而采用MOPA(Master Oscillator Power-Amplifier，主控振荡器的功率放大器)结构级联放大技术的脉冲光纤激光器更因其高功率、高重复频率及窄线宽而成为研究热点。

为了确保MOPA结构各级联之间的稳定性，会在每个放大级之间加入隔离器，以防止后一级的反向光回到前一级造成整个系统的不稳定，隔离器一般包括单级隔离器与双级隔离器，单级隔离器一般用于输出功率相对较低的激光器中，双级隔离器则用于输出功率较高的激光器中。但是，传统的隔离器无法实现在不同温度的环境中都具有较佳的隔离效果。

技术实现要素：

基于此，有必要针对传统的隔离器无法较完美的应用到一些高输出功率的激光器中的问题，提供一种既能有效的隔离高输出功率激光器中的反向光同时尺寸也符合要求的级间隔离器系统及光纤激光器。

一种级间隔离器系统，用于滤除激光中的反射光，沿激光出射路径依次布设有前放大级及后放大级，所述级间隔离器系统包括沿激光出射路径依次布设且彼此相连的第一单级隔离器及第二单级隔离器：

所述第一单级隔离器连接于前放大级，且具有第一预设最佳工作温度；

所述第二单级隔离器连接于后放大级，且具有第二预设最佳工作温度；

其中，所述第一预设最佳工作温度与所述第二预设最佳工作温度相异。

通过设置上述的级间隔离器系统，两个具有不同的最佳工作温度的单级隔离器配合，使得级间隔离器系统在不同温度的环境中可通过较为接近环境温度的单级隔离器将大部分的反射光隔离，然后再通过另一个单级隔离器将剩余的反射光隔离，即使温度发生变化，两个单级隔离器对应隔离的反射光也会变化。如此，可使得级间隔离器系统对反射光的隔离效果较佳。此外，两个单机隔离器的位置可进行灵活的变化，相较于现有的双级隔离器，避免了占用一整块较大区域，可根据需求选择两个较小区域进行放置，其安装更加灵活方便。

在其中一个实施例中，所述第一单级隔离器与所述第二单级隔离器均为TGG在线单级隔离器。

在其中一个实施例中，所述第一预设最佳工作温度为10℃，所述第二预设最佳工作温度高于所述第一预设最佳工作温度。

在其中一个实施例中，所述第二预设最佳工作温度为40℃。

在其中一个实施例中，所述级间隔离器系统还包括柔性光纤，前放大级、所述第一单级隔离器、所述第二单级隔离器及后放大级之间均通过所述柔性光纤连接。

在其中一个实施例中，所述级间隔离器系统还包括滤波件，所述滤波件设置于前放大级与所述第一单级隔离器之间，且分别与前放大级和所述第一单级隔离器连接。

在其中一个实施例中，所述滤波件为滤波片。

在其中一个实施例中，所述第一单级隔离器包括第一壳体及第一隔离晶体，所述第一隔离晶体设置于所述第一壳体的内腔。

在其中一个实施例中，所述第二单级隔离器包括第二壳体、第二隔离晶体及反射件，所述第二隔离晶体及所述反射件均设置于所述第二壳体的内腔，且所述反射件位于所述第二隔离晶体的远离所述第一单级隔离器的一侧。

一种光纤激光器，所述光纤激光器包括前放大级、后放大级以及如上所述的级间隔离器系统。

附图说明

图1为本实用新型一实施例提供的级间隔离器系统与前后放大级的配合关系示意图；

图2为图1所示的级间隔离器系统的第二单级隔离器的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳的实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示，本实用新型一实施例提供的级间隔离器系统10，用于滤除激光中的反射光，沿激光出射路径依次布设有前放大级20以及后放大级30，该级间隔离器系统10设置于前放大级20与后放大级30之间，包括沿激光出射路径依次布设且彼此相连的第一单级隔离器12及第二单级隔离器14。

第一单级隔离器12连接于前放大级20，且具有第一预设最佳工作温度。第二单级隔离器14连接于后放大级30，且具有第二预设最佳工作温度。其中，第一预设最佳工作温度与第二预设最佳工作温度相异。

需要进行说明的是，上述的最佳工作温度是指第一单级隔离器12及第二单节隔离器在某一温度是具有最佳的隔离效果，且其最佳工作温度可根据需求进行定制。

通过设置上述的级间隔离器系统10，两个具有不同的最佳工作温度的单级隔离器配合，使得级间隔离器系统10在不同温度的环境中可通过较为接近环境温度的单级隔离器将大部分的反射光隔离，然后再通过另一个单级隔离器将剩余的反射光隔离，即使温度发生变化，两个单级隔离器对应隔离的反射光也会变化。如此，可使得级间隔离器系统10对反射光的隔离效果较佳。此外，两个单机隔离器的位置可进行灵活的变化，相较于现有的双级隔离器，避免了占用一整块较大区域，可根据需求选择两个较小区域进行放置，其安装更加灵活方便。

在一些实施例中，第一单级隔离器12与第二单级隔离器14均为TGG(Terbium GalliumGarnet，铽镓石榴石)在线单级隔离器。TGG晶体在400nm～1100nm具有较大的磁光常数、高热导性、低的光损失和高激光损伤阈值等优点，且TGG晶体还可以根据需求进行最佳温度的定制。

在一些实施例中，第二预设最佳工作温度高于第一预设最佳工作温度。第二单级隔离器14更靠近反射光，因此第二单级隔离器14的工作温度会高于第一单级隔离器12的工作温度，进而第二单级隔离器14的最佳工作温度设置为高于第一单级隔离器12的最佳工作温度。具体地，第一预设最佳工作温度为10℃，第二预设最佳工作温度为40℃。

为了进一步说明上述级间隔离器系统10的优点，以下提供该隔离器系统在0℃～50℃温度环境下的实验数据结果，且该隔离器系统中的第一单级隔离器12的最佳工作温度为10℃，第二单级隔离器14的最佳工作温度40℃。

当输入信号光的功率为10W时，该隔离器系统的插损测得在0℃最大，为1.63dB，30℃最小，为0.81dB，配合激光器前放大级20中泵浦功率及中心波长受温度的影响，经过该级间隔离器系统10之后功率输出只有6.35的波动，因此，该级间隔离器系统10能保证前放大级20为后放大级30提供稳定的输入。

当反向输入功率为500mW的信号光时，该级间隔离器系统10的隔离度在20℃时最大，为59.2dB，0℃时最小，为48.41dB。由此可见，该级间隔离器系统10在0℃到50℃整个范围内均保持在一个较高的水平。关于隔离度，对于两个最佳工作温度分别为10℃与40℃的双级隔离器的测试表明，只能在一个温度保持较高的隔离度的双级隔离器变化幅度较大，且整体数据均低于该级间隔离器系统10的数据。

此外，该级间隔离器系统10下的激光器整机的输出平均功率为200W，脉冲能量1.5mj的脉冲光打高反材料，未发现有漏脉冲现象，两个放大级也未发现失效隐患，起到了较佳的隔离效果。

在一些实施例中，级间隔离器系统10还包括柔性光纤16，前放大级20、第一单级隔离器12、第二单级隔离器14及后放大级30均通过柔性光纤16连接。同时，可以理解的是，该级间隔离器系统10是应用于光纤激光器的，因此，以下实施例中的元件未作说明的话，是可通过光纤进行连通或者是为其他本领域技术人员所熟知的连接方式，故不再赘述。

在一些实施例中，第一单级隔离器12包括第一壳体(图未标)及第一隔离晶体(图未示)，第一隔离晶体设置于第一壳体的内腔。即柔性光纤16连接于第一隔离晶体。具体地，第一隔离晶体为TGG晶体。

请参阅图2，在一些实施例中，第二单级隔离器14包括第二壳体142、第二隔离晶体144及反射件146，第二隔离晶体144及反射件146均设置于第二壳体142的内腔，且反射件146位于第二隔离晶体144远离第一单级隔离器12的一侧。如此，可将返回来的光反射到第二壳体142的内壁上，进一步减少反射光，提高了隔离度，同时减少了隔离器内打在光阑上的光，降低了光阑温度，提高了整体的稳定性。具体地，反射件146为反射镜。

需要解释的是，单级隔离器内部还包括其他的部件，这些部件是本领域技术人员所熟知的，在此不再赘述。

在一些实施例中，级间隔离器系统10还包括滤波件18，滤波件18设置于前放大级20与第一单级隔离器12之间，且分别与前放大级20和第一单级隔离器12连接。以滤除所需带宽的之外谱段的信号光，保证更小的带宽进入后放大级30，减少光谱展宽，有效的抑制了非线性效应。具体地，滤波件18为滤波片。

一种光纤激光器，包括前放大级20、后放大级30以及上述的级间隔离器系统10。

与现有技术相比，本实用新型提供的级间隔离器系统与光纤激光器至少具有以下优点：

1)设置两个具有不同最佳工作温度的单级隔离器，使得级间隔离器系统在不同温度的环境中都有较佳的隔离效果；

2)两个单级隔离器可灵活设置；

3)滤波片的设置抑制了非线性效应；

4)反射镜的设置减少了反射光，提高了稳定性。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。