千瓦級準直型隔離器的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種千瓦級準直型隔離器，沿正向光入射光軸上依次設有剝模器13、準直器3、法拉第旋光器5、1/2波片6和擴束器17，準直器3上設有光纖尾纖2，準直器3和法拉第旋光器5之間設有偏振分束器a4，1/2波片6的右側設有偏振分束器b7，準直器3、法拉第旋光器5、1/2波片6、偏振分束器a4以及偏振分束器b7均設于水冷封裝裝置11內，水冷封裝裝置11內與偏振分束器a4位置相對應的內壁上設有F：-5～0mm的窗口片12。與傳統技術相比，該隔離器中設有水冷封裝裝置，冷卻介質可以吸收隔離器使用過程中產生的熱量。該隔離器的工作性能穩定，而且具有插入損耗小、散熱效率高的優點，能夠適用于大功率脈沖激光器等光學領域中。
【專利說明】千瓦級準直型隔離器【技術領域】
[0001]本發明涉及一種隔離器，尤其是一種高功率的準直型隔離器，屬于激光、傳感以及光纖通訊【技術領域】。
【背景技術】
[0002]光隔離器在光纖通信、光信息處理系統、光纖傳感以及精密光學測量系統中具有重要的作用。它的作用是防止光路中由于各種原因產生的后向傳輸光對光源以及光路系統產生的不良影響。光隔離器是一種只允許光沿一個方向通過，而在相反的方向阻擋光通過的光無源器件。半導體激光器、光放大器以及光纖激光器等對于來自連接器、熔接點、濾波器等的反射光非常敏感，后向傳輸光可能會導致上述光學器件性能惡化甚至損壞，因此需要用光隔離器來阻止反射光。在光纖通信中，通過光纖回波反射的光能夠被光隔離器很好的隔尚。
[0003]由于技術瓶頸，目前國內使用的光隔離器功率很小，絕大部分在幾瓦到幾十瓦之間。雖然小功率的隔離器技術已經成熟，但是大功率的隔離器的技術還在摸索階段。而且現階段國內大多數使用的光隔離器性能不太穩定，容易出現插入損耗大、散熱效率低等問題，進而導致隔離器的隔離度不高、工作不穩定的后果，嚴重時甚至會損壞激光器。在此之前，國內還沒有出現能用于千瓦級以上的大功率脈沖激光器的光隔離器。隨著科學技術以及激光行業的發展，對更大功率的光隔離器提出了新的要求和新的挑戰。綜上所述，開發一種千瓦級的隔離器勢在必行。

【發明內容】

[0004]本發明的目的在于提供一種千瓦級準直型隔離器，該隔離器工作性能穩定，而且具有插入損耗小、散熱效率高的優點，能很好地被用于大功率脈沖激光器等光學領域中。
[0005]本發明的技術方案:一種千瓦級`準直型隔離器，沿正向光入射光軸上依次設有剝模器、準直器、法拉第旋光器、1/2波片和擴束器，準直器上從左到右依次設有光纖尾纖、端帽和透鏡，準直器和法拉第旋光器之間設有偏振分束器a，1/2波片的右側設有偏振分束器b，準直器、法拉第旋光器、1/2波片、偏振分束器a以及偏振分束器b均設于水冷封裝裝置內，水冷封裝裝置內與偏振分束器a位置相對應的內壁上設有F:-5~Omm的窗口片，其中剝模器可以剝除從纖芯漏到內包層中傳輸的高階模式的激光等有害光，減小了有害光對光傳播效率的影響。采用端帽和透鏡組合的準直器可以承載的功率較大，窗口片可以將反向光打散，減小單位面積上光的強度，也可以提高準直器的承載功率。
[0006]前述的一種千瓦級準直型隔離器中，所述偏振分束器a和偏振分束器b由I個三角形棱鏡和I個平行四邊形棱鏡組成。
[0007]前述的一種千瓦級準直型隔離器中，所述偏振分束器a和偏振分束器b由4個三角形棱鏡組成，其中偏振分束器a —側還設有反光鏡。
[0008]前述的一種千瓦級準直型隔離器中，所述偏振分束器a和偏振分束器b由2個三角形棱鏡和I個平行四邊形棱鏡組成，其中偏振分束器a —側還設有反光鏡。
[0009]前述的一種千瓦級準直型隔離器中偏振分束器a和偏振分束器b內均設有高反膜和偏振分光膜。
[0010]前述的一種千瓦級準直型隔離器中，高反膜和偏振分光膜相平行且與光的軸線方向夾角為45°。偏振分光膜能把入射的非偏振光分成兩束垂直的線偏光,其中P偏光完全通過，而S偏光以45°角被反射，出射方向與P光成90度角；高反膜能將S偏光反射進入法拉第旋光器中。
[0011]前述的一種千瓦級準直型隔離器中，準直器與偏振分束器a之間設有光闌a，偏振分束器b與擴束器之間從左到右依次設有光闌b和四方棱鏡，擴束器右側還設有光闌C，從左到右的正向光可以無損通過，而反向光可以被光闌遮擋反射，反射掉大量的反向光。
[0012]前述的一種千瓦級準直型隔離器中，所述水冷封裝裝置包括殼體、水冷腔、進水口和出水ロ，所述殼體的其中一端設有進水口和出水ロ，進水ロ設于殼體的下方，出水ロ設于殼體的上方，殼體的外壁與內壁之間為中空結構，所述進水口和出水ロ與該中空結構連接，水冷腔設置在殼體內，剝模器設于水冷腔內，水冷腔與中空結構連通。
[0013]前述的一種千瓦級準直型隔離器中，水冷封裝裝置內設有冷卻介質，冷卻介質可采用水或者油。
[0014]前述的一種千瓦級準直型隔離器中，光纖尾纖與端帽相連接。
[0015]與傳統技術相比，本發明能夠提供一種較高功率的準直型隔離器，該隔離器中設有水冷封裝裝置，冷卻介質可以吸收隔離器使用過程中產生的熱量，因此，該隔離器的工作性能穩定，而且具有插入損耗小、散熱效率高的優點，能夠適用于上千瓦的大功率脈沖激光器等光學領域中。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1、圖3和圖5是正向光進入隔離器光路圖；
[0017]圖2、圖4和圖6是反向光進入隔離器光路圖。
[0018]附圖中的標記為:1-光闌a, 2-光纖尾纖,3-準直器,4-偏振分束器a, 5-法拉第旋光器，6-1/2波片，7-偏振分束器b, 8-高反膜，9-偏振分光膜，10-反光鏡，11-水冷封裝裝置，12-窗ロ片，13-剝模器，14-端帽，15-光闌b，16-四方棱鏡，17-擴束器，18-光闌C，19-透鏡，20-殼體，21-水冷腔，22-進水ロ，23-出水ロ。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖和實施例對本發明作進ー步的說明。
[0020]本發明的實施例1:如圖1、圖3所示，一種千瓦級準直型隔離器，沿正向光入射光軸上依次設有剝模器13、準直器3、法拉第旋光器5、1/2波片6和擴束器17，準直器3上從左到右依次設有光纖尾纖2、端帽14和透鏡19，準直器3和法拉第旋光器5之間設有偏振分束器a4,1/2波片6的右側設有偏振分束器b7,準直器3、法拉第旋光器5、1/2波片6、偏振分束器a4以及偏振分束器b7均設于水冷封裝裝置11內，水冷封裝裝置11內與偏振分束器a4位置相對應的內壁上設有ー塊F:-3mm的窗ロ片12。所述偏振分束器a4和偏振分束器b7由I個三角形棱鏡和I個平行四邊形棱鏡組成。偏振分束器a4和偏振分束器b7內均設有高反膜8和偏振分光膜9。高反膜8和偏振分光膜9相平行且與光軸夾角為45°。準直器3與偏振分束器a4之間設有光闌al，偏振分束器b7與擴束器17之間從左到右依次設有光闌bl5和四方棱鏡16，擴束器17右側還設有光闌cl8。所述水冷封裝裝置11包括殼體20、水冷腔21、進水口 22和出水口 23，所述殼體20的其中一端設有進水口 22和出水口 23，進水口 22設于殼體20的下方，出水口 23設于殼體20的上方，殼體20的外壁與內壁之間為中空結構，所述進水口 22和出水口 23與該中空結構連接，水冷腔21設置在殼體20內，剝模器13設于水冷腔21內，水冷腔21與中空結構連通。水冷封裝裝置11內設有冷卻介質，冷卻介質為水。光纖尾纖2與端帽14相連接。
[0021]本發明的實施例2:如圖2、圖4所示，一種千瓦級準直型隔離器，沿正向光入射光軸上依次設有剝模器13、準直器3、法拉第旋光器5、1/2波片6和擴束器17，準直器3上從左到右依次設有光纖尾纖2、端帽14和透鏡19，準直器3和法拉第旋光器5之間設有偏振分束器a4,1/2波片6的右側設有偏振分束器b7,準直器3、法拉第旋光器5、1/2波片6、偏振分束器a4以及偏振分束器b7均設于水冷封裝裝置11內，水冷封裝裝置11內與偏振分束器a4位置相對應的內壁上設有兩塊F:-5mm的窗口片12。所述偏振分束器a4和偏振分束器b7由2個三角形棱鏡和I個平行四邊形棱鏡組成，其中偏振分束器a4 —側還設有反光鏡10。偏振分束器a4和偏振分束器b7內均設有高反膜8和偏振分光膜9。高反膜8和偏振分光膜9相平行且與光軸夾角為45°。準直器3與偏振分束器a4之間設有光闌al,偏振分束器b7與擴束器17之間從左到右依次設有光闌bl5和四方棱鏡16，擴束器17右側還設有光闌c 18。所述水冷封裝裝置11包括殼體20、水冷腔21、進水口 22和出水口 23，所述殼體20的其中一端設有進水口 22和出水口 23，進水口 22設于殼體20的下方，出水口 23設于殼體20的上方，殼體20的外壁與內壁之間為中空結構，所述進水口 22和出水口 23與該中空結構連接，水冷腔21設置在殼體20內，剝模器13設于水冷腔21內，水冷腔21與中空結構連通。水冷封裝裝置11內設有冷卻介質，冷卻介質為水。光纖尾纖2與端帽14相連接。
[0022]本發明的實施例3:如圖3、圖6所示，一種千瓦級準直型隔離器，沿正向光入射光軸上依次設有剝模器13、準直器3、法拉第旋光器5、1/2波片6和擴束器17，準直器3上從左到右依次設有光纖尾纖2、端帽14和透鏡19，準直器3和法拉第旋光器5之間設有偏振分束器a4,1/2波片6的右側設有偏振分束器b7,準直器3、法拉第旋光器5、1/2波片6、偏振分束器a4以及偏振分束器b7均設于水冷封裝裝置11內，水冷封裝裝置11內與偏振分束器a4位置相對應的內壁上設有兩塊F:0mm的窗口片12。所述偏振分束器a4和偏振分束器b7由4個三角形棱鏡組成,其中偏振分束器a4—側還設有反光鏡10。偏振分束器a4和偏振分束器b7內均設有高反膜8和偏振分光膜9。高反膜8和偏振分光膜9相平行且與光軸夾角為45°。準直器3與偏振分束器a4之間設有光闌al,偏振分束器b7與擴束器17之間從左到右依次設有光闌bl5和四方棱鏡16，擴束器17右側還設有光闌cl8。所述水冷封裝裝置11包括殼體20、水冷腔21、進水口 22和出水口 23，所述殼體20的其中一端設有進水口 22和出水口 23，進水口 22設于殼體20的下方，出水口 23設于殼體20的上方，殼體20的外壁與內壁之間為中空結構，所述進水口 22和出水口 23與該中空結構連接，水冷腔21設置在殼體20內，剝模器13設于水冷腔21內，水冷腔21與中空結構連通。水冷封裝裝置11內設有冷卻介質，冷卻介質為油。光纖尾纖2與端帽14相連接。[0023]本發明的工作原理:正向光從光纖尾纖2進入剝模器13中，剝模器13剝離掉殘余的泵浦光，再經過準直器3進入偏振分束器a4中，在偏振分束器a4中的偏振分光膜9作用下，將光線分成P光和S光，其中P光穿過偏振分光膜9進入法拉第旋光器5中，S光被偏振分光膜9反射到高反膜8上，S光在高反膜8的作用下被反射進入法拉第旋光器5中。兩者迅速分開一定角度傳輸進入45°的法拉第旋光器5。通過法拉第旋光器，P光和S光的振動面各自向同一方向旋轉了 45°。旋轉后的P光和S光經過1/2波片6后,又都向同一方向改變了 45°。此時的P光及S光進入偏振分束器b7中,在偏振分束器b7的作用下,將P光和S光合成一束光，被合成的光經過擴束器17將光路放大，實現了光的正向傳輸，其中光闌al、光闌bl5以及光闌cl7濾除掉一部分有害光。
[0024]反向光進入偏振分束器b7后,光線被分成P光和S光，P光和S光經過1/2波片6的作用,其振動面又各自向同一方向改變了 45°。由于法拉第效應的非互易性，P光和S光通過法拉第旋光器5后,偏振方向仍然向同一個方向旋轉45° ,這樣原來的P光和S光在進入偏振分束器a4。P光在高反膜8高反膜的作用下被反射并穿過偏振分光膜9射出，S光直接被偏振分光膜9反射，P光和S光耦合成一束光線，合成的光線不能進入準直器3中，從而達到了反向隔離的目標，其中光闌al、光闌bl5以及光闌cl7濾除掉大量的有害光。窗口片12可以使光線直接進入冷卻介質中，釋放光的能量。
[0025]其中水冷封裝裝置11內設有冷卻介質，可以將隔離器產生的熱量吸收，改善了隔離器的工作環境，使隔離器工作穩定。
【權利要求】
1.一種千瓦級準直型隔離器，其特征在于:沿正向光入射光軸上依次設有剝模器(13)、準直器(3 )、法拉第旋光器(5 )、1/2波片(6 )和擴束器(17)，準直器(3 )上從左到右依次設有光纖尾纖(2)、端帽(14)和透鏡(19)，準直器(3)和法拉第旋光器(5)之間設有偏振分束器a (4)，1/2波片(6)的右側設有偏振分束器b (7)，準直器(3)、法拉第旋光器(5)、1/2波片(6)、偏振分束器a (4)以及偏振分束器b (7)均設于水冷封裝裝置(11)內，水冷封裝裝置(11)內與偏振分束器a(4)位置相對應的內壁上設有F:-5?Omm的窗口片(12)。
2.根據權利要求1所述的一種千瓦級準直型隔離器，其特征在于:所述偏振分束器a(4)和偏振分束器b (7)由I個三角形棱鏡和I個平行四邊形棱鏡組成。
3.根據權利要求1所述的一種千瓦級準直型隔離器，其特征在于:所述偏振分束器a(4)和偏振分束器b (7)由4個三角形棱鏡組成,其中偏振分束器a (4)—側還設有一個反光鏡(10)。
4.根據權利要求1所述的一種千瓦級準直型隔離器，其特征在于:所述偏振分束器a(4)和偏振分束器b (7)由2個三角形棱鏡和I個平行四邊形棱鏡組成，其中偏振分束器a(4)一側還設有一個反光鏡(10)。
5.根據權利要求2或3或4所述的一種千瓦級準直型隔離器，其特征在于:偏振分束器a (4)和偏振分束器b (7)內均設有高反膜(8)和偏振分光膜(9)。
6.根據權利要求5所述的一種千瓦級準直型隔離器，其特征在于:高反膜(8)和偏振分光膜(9)相平行且與光軸夾角為45°。
7.根據權利要求1所述的一種千瓦級準直型隔離器，其特征在于:準直器(3)與偏振分束器a (4)之間設有光闌a (1)，偏振分束器b (7)與擴束器(17)之間從左到右依次設有光闌b (15)和四方棱鏡(16)，擴束器(17)右側還設有光闌c (18)。
8.根據權利要求1所述的一種千瓦級準直型隔離器，其特征在于:所述水冷封裝裝置(11)包括殼體(20)、水冷腔(21)、進水口(22)和出水口(23)，所述殼體(20)的其中一端設有進水口(22)和出水口(23)，進水口(22)設于殼體(20)的下方，出水口(23)設于殼體(20 )的上方，殼體(20 )的外壁與內壁之間為中空結構，所述進水口( 22 )和出水口( 23 )與該中空結構連接，水冷腔(21)設置在殼體(20 )內，剝模器(13 )設于水冷腔(21)內，水冷腔(21)與中空結構連通。
9.根據權利要求1所述的一種千瓦級準直型隔離器，其特征在于:水冷封裝裝置(11)內設有冷卻介質。
10.根據權利要求1所述的一種千瓦級準直型隔離器，其特征在于:光纖尾纖(2)與端帽(14)相連接。
【文檔編號】G02B6/27GK103499890SQ201310437176
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年9月23日 優先權日:2013年9月23日
【發明者】李剛, 胡小波 申請人:深圳市創鑫激光技術有限公司