一种高动态隔离度的光隔离器制造技术

本实用新型专利技术公开一种高动态隔离度的光隔离器，其依序包括输入光纤准直器、入光光阑、第一PBS分束器、45°旋光片、磁光晶体、磁铁、第二PBS分束器、出光光阑、扩束准直输出光学系统，磁铁环设于磁光晶体的外周侧，第一PBS分束器和第二PBS分束器之间的光路上还设有回返光光阑，其中，两个PBS分束器用于将光纤准直器输入的激光偏振分束和合束，采用对使用激光低吸收系数材料组成，减少对激光的吸收，降低热透镜及热致双折射的影响，提高了光纤激光器输出的光束质量及高功率下的隔离度。

【技术实现步骤摘要】
一种高动态隔离度的光隔离器
本技术涉及光学技术及装置领域，尤其是一种高动态隔离度的光隔离器。
技术介绍
目前在高功率激光加工领域使用的光纤激光器，其所具有的光隔离器通常使用的分束器都是由长方体的YVO4晶体制成，利用晶体的双折射原理将入射光偏振分束和合束，再通过旋光部分的作用实现正向通光与反向隔离，其结构大致如图1至3之一所示，其大致包括依序设置的输入光纤准直器111、入光光阑112、第一YVO4晶体113、回返光光阑114、45°旋光片115、磁光晶体116、磁铁117、第二YVO4晶体118、出光光阑119和扩束准直输出光学系统120，其中，一般都需要10mm以上长度的YVO4晶体才能将入射光分成两束分离的线偏振光，且YVO4晶体对激光有一定的吸收，吸收率一般为5000~10000ppm/cm，在高功率使用下，晶体吸收发热，产生热效应影响输出光束的质量，热致双折射会降低隔离度，限制了高功率激光加工的应用。光纤激光器用于打标、切割等，回返光不可能完全沿着入射光路原路返回，在光阑限制的范围内，一定锥角范围内的光均会返回隔离器内部，该回返光大部分被光阑阻挡，不会返回光纤。但有些特定角度的光，如图2所示的虚线P光和图3所示的S光均会通过光阑进入光纤，造成隔离度底，这就是所谓的动态隔离度。这部分回返光会造成光纤激光器的输出功率不稳，严重的会损伤光纤激光器，因此需要解决该问题。而采用YVO4作为分束器，两束偏振垂直的回返光平行输出，如图2所示，P光可以通过回返光光阑114阻挡，但特定角度的回返光S光可与正向S光光路重叠返回光纤，无法隔离，如图3所示。现有解决方案是采用加大分光光束之间的间距，配合出光光阑和入光光阑，使回返光无法返回光纤准直器。但加大分光光束之间的间距，意味着需要加长YVO4分束器的长度，同时所有晶体的通光面积均需要加大，其结果是随着晶体对激光的吸收更严重，导致输出光束质量变差，隔离度降低，同时成本增加。
技术实现思路
针对现有技术的情况，本技术的目的在于提供一种高动态隔离度的光隔离器，其利用PBS的材料特性和分光光路，降低热透镜及热致双折射的影响，提高了光纤激光器输出的光束质量和高功率下的隔离度，提高了隔离器的动态隔离度。为了实现上述的技术目的，本技术采用的技术方案为：一种高动态隔离度的光隔离器，其包括依序设置的输入光纤准直器、入光光阑、第一PBS分束器、45°旋光片、磁光晶体、磁铁、第二PBS分束器、出光光阑和扩束准直输出光学系统，所述的磁铁环设于磁光晶体的外周侧，所述的第一PBS分束器和第二PBS分束器之间的光路上还设有回返光光阑。进一步，所述的第一PBS分束器和第二PBS分束器均为两片参数相同的PBS光胶而成且经光胶后的两片PBS的偏振膜相互平行。进一步，所述的第一PBS分束器和第二PBS分束器均对使用激光为低吸收系数的材料成型。优选的，所述的第一PBS分束器和第二PBS分束器用于对光纤准直器输入的激光进行偏振分束和合束。进一步，所述回返光光阑为激光吸收体或激光反射体。采用上述的技术方案，本技术相较于现有技术，其具有的有益效果为：本技术通过改变分束器的结构，采用对使用激光低吸收系数材料组成，减少对激光的吸收，降低热透镜及热致双折射的影响，提高了光纤激光器输出的光束质量及高功率下的隔离度；其中，在第一PBS分束器、第二PBS分束器和出、入光阑的限制下，带有一定角度的回返光，仅P光有可能返回输入光纤；另外，设置于第一PBS分束器、第二PBS分束器之间的回返光光阑，在不影响正向通光的情况下，将带有一定角度，且不被入光光阑和出光光阑阻挡的回返P光阻挡，提高隔离器的动态隔离度。附图说明下面结合具体实施方式对本技术做进一步的阐述：图1是采用YVO4分束器的隔离器反向光路示意图；图2是采用YVO4分束器的隔离器带角度P光反向光路示意图；图3是采用YVO4分束器的隔离器带角度S光反向光路示意图；图4是本技术采用PBS分束器的隔离器正向光路示意图；图5是本技术采用PBS分束器的隔离器反向光路示意图；图6是本技术采用PBS分束器的隔离器带角度P光反向光路示意图；图7是本技术采用PBS分束器的隔离器带角度S光反向光路示意图。具体实施方式图4是本技术采用PBS分束器的隔离器正向光路示意图，其包括依序设置的输入光纤准直器211、入光光阑212、第一PBS分束器213、回返光光阑214、45°旋光片215、磁光晶体216、磁铁217、第二PBS分束器218、出光光阑219和扩束准直输出光学系统220，其中，所述的磁铁环设于磁光晶体的外周侧，所述的第一PBS分束器213、第二PBS分束器218均为两片PBS胶合而成，另外，两片PBS的偏振膜与入射光线的夹角都为45°且平行。当入射光经过所述入光光阑212进入到所述第一PBS分束器213，被所述第一PBS分束器213的第一个偏振膜分成传播方向与入射光平行的P光和与入射光垂直的S光，S光经过所述第一PBS分束器213的第二个偏振膜反射后传播方向与入射光和P光平行，P光和S光经过45°旋光片215后，偏振方向同时往顺时针方向旋转了45度，两束光再经过磁光晶体216后，偏振方向同时再往顺时针方向旋转了45度，因此P光变成了S’光，S光变成了P’光，S’光经过所述第二PBS分束器218的第一偏振膜和第二偏振膜反射后传播方向仍与P’光平行，且偏振方向互相垂直，合并为一束光从所述第二PBS分束器218出射，最后经通过出光光阑219，经扩束准直输出光学系统220扩束准直输出。图5是本技术采用PBS分束器的隔离器反向光路示意图，其依序示出的输入光纤准直器211、入光光阑212、第一PBS分束器213、回返光光阑214、45°旋光片215、磁光晶体216、磁铁217、第二PBS分束器218、出光光阑219和扩束准直输出光学系统220均与图4相同。当光从出光光阑219进入，被所述第二PBS分束器218的第一个偏振膜分成传播方向与入射光平行的P光和与入射光垂直的S光，S光经过所述第二PBS分束器218的第二个偏振膜反射后传播方向与入射光和P光平行，P光和S光经过磁光晶体216后，偏振方向同时往逆时针方向旋转了45度，两束光再经过45°旋光片215后，偏振方向又同时往顺时针方向旋转了45度，P光仍是P光，S光仍是S光。P光经过所述第一PBS分束器213的第一偏振膜直接透射出去不会进入入光光阑212；S光经过所述第一PBS分束器213的第二偏振膜反射后传播方向入射光垂直也不会进入入光光阑212，无法进入输入光纤准直器211，起到反向光隔离的作用。图6是本技术采用PBS分束器的隔离器带角度P光反向光路示意图，其依序示出的输入光纤准直器211、入光光阑212、第一PBS分束器213、回返光光阑214、45°旋光片215、磁光晶体216、磁铁217、第二PBS分束器218、出光光阑219和扩束准直输出光学系统220均与图4相同。虽然受出光光阑219和入光光阑212的限制，大角度的回返光无法返回光纤准直器211，但特定小角度下的P光回返光经隔离器光学件后能通过入光光阑212进入光纤准直器211，无法起到光隔离的目的，为此在特定位置添加回返光光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高动态隔离度的光隔离器，其特征在于：其包括依序设置的输入光纤准直器、入光光阑、第一PBS分束器、45°旋光片、磁光晶体、磁铁、第二PBS分束器、出光光阑和扩束准直输出光学系统，所述的磁铁环设于磁光晶体的外周侧，所述的第一PBS分束器和第二PBS分束器之间的光路上还设有回返光光阑。

【技术特征摘要】
1.一种高动态隔离度的光隔离器，其特征在于：其包括依序设置的输入光纤准直器、入光光阑、第一PBS分束器、45°旋光片、磁光晶体、磁铁、第二PBS分束器、出光光阑和扩束准直输出光学系统，所述的磁铁环设于磁光晶体的外周侧，所述的第一PBS分束器和第二PBS分束器之间的光路上还设有回返光光阑。2.根据权利要求1所述的一种高动态隔离度的光隔离器，其特征在于：所述的第一PBS分束器和第二PBS分束器均为两片参数相同的PBS光胶而成且经...

【专利技术属性】
技术研发人员：张哨峰，林平，鲍日焰，
申请(专利权)人：福建海创光电有限公司，
类型：新型
国别省市：福建,35