千瓦级高隔离度准直型光隔离器制造技术

一种千瓦级高隔离度准直型光隔离器，其特征在于：沿正向光入射光轴上依次设有剥模器（13）、准直器（3）、法拉第旋光器a（5）、1/2波片a（6）、法拉第旋光器b（24）、1/2波片b（25）和扩束器（17），准直器（3）包括光纤尾纤（2）、端帽（14）和透镜（19），准直器（3）和法拉第旋光器（5）之间设有偏振分束器a（4），1/2波片（6）与法拉第旋光器b（24）之间依次设有偏振分束器b（7）和偏振分束器c（27），1/2波片b（25）与扩束器（17）之间设有偏振分束器d（9）；剥模器（13）、准直器（3）、偏振分束器a（4）、法拉第旋光器（5）、1/2波片（6）、偏振分束器b（7）、偏振分束器c（27）、法拉第旋光器b（24）、1/2波片b（25）、偏振分束器d（9）和扩束器（17）均设于冷却封装装置（11）内，冷却封装装置（11）内与偏振分束器a（4）和偏振分束器c（27）一侧的内壁上设有窗口片（12）。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术公开了一种千瓦级高隔离度准直型光隔离器，沿正向光入射光轴上依次设有剥模器、准直器、法拉第旋光器a、1/2波片a、法拉第旋光器b、1/2波片b和扩束器，准直器和法拉第旋光器之间设有偏振分束器a，1/2波片与法拉第旋光器b之间依次设有偏振分束器b和偏振分束器c，1/2波片b与扩束器之间设有偏振分束器d；冷却封装装置内与偏振分束器a和偏振分束器c一侧的内壁上设有窗口片。本技术的工作性能稳定，而且具有插入损耗小、散热效率高以及隔离度高的优点，能够适用于大功率激光器应用条件下的众多领域。【专利说明】千瓦级高隔离度准直型光隔离器
本技术涉及一种光隔离器，尤其是一种千瓦级高隔离度准直型光隔离器，属于高端激光加工，即激光切割、激光焊接、激光雕刻及激光3D打印等、激光武器、激光雷达通信及激光传感领域等高端科技领域的应用。
技术介绍
随着激光加工技术的发展以及激光在各行业应用以及推广，对相关的一些光学器件提出了新的要求。光隔离器是一种只允许光沿一个方向通过的光学器件，而在相反的方向阻挡光通过的光无源器件。而在高端大功率激光器应用中，大功率光隔离器是关键的核心器件，为大功率激光的正常运行提供可靠保障。因此，本千瓦级光隔离器在激光加工、激光通信及传感等高端激光应用中起着很重要的关键作用。对高性能的光隔离器的研究也受到国内外相关行业的广泛关注。高端半导体激光器、高端光放大器以及高端光纤激光器加工系统等高端激光应用领域中，对于来自各熔接点、各光学通过面及所加工之表面所产生的反射光由大功率的原因，反射光能量对系统的影响是非常敏感和致命的，后向传输光可能会导致光学系统中各光学器件的性能恶化甚至损坏，轻者激光器出光不稳定，重者损坏激光器。为此，光隔离器的作用尤为重要。但是现阶段光隔离器所能承载的功率和能达到的隔离程度都不够高，极大程度地影响了高端千瓦级光纤激光器的发展。因此，高端千瓦级光隔离器和其高隔离度是改善高端光纤激光器性能的一个突破口。我国从上个世纪八十年代开始就有不少企业在研究光隔离器，但是，现阶段国内使用的光隔离器功率依旧很小，达到百瓦级以上的光隔离器很少。小功率的光隔离器的技术已经十分成熟，但是高端大功率的光隔离器的技术还处于摸索阶段。现阶段国内大多数使用的光隔离器性能还不太稳定，容易出现插入损耗大、散热效率低或者隔离度不高等问题，严重时甚至会损坏光学系统。随着高端光纤激光器加工行业的迅速发展，对该种光隔离器的性能提出了新的更高要求和挑战。综上所述，开发一种高端千瓦级光隔离器及良好的隔离效果势在必行。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种千瓦级高隔离度准直型光隔离器，该光隔离器工作性能稳定，而且具有插入损耗小、散热效率高以及隔离度高的优点，能很好地被用于大功率脉冲激光器、大功率连续激光器等高端激光光学应用领域中。本技术的技术方案:一种千瓦级高隔离度准直型光隔离器，沿正向光入射光轴上依次设有剥模器、准直器、法拉第旋光器a、1/2波片a、法拉第旋光器b、1/2波片b和扩束器，准直器包括光纤尾纤、端帽和透镜，准直器和法拉第旋光器之间设有偏振分束器a，1/2波片与法拉第旋光器b之间依次设有偏振分束器b和偏振分束器c, 1/2波片b与扩束器之间设有偏振分束器d ;剥模器、准直器、偏振分束器a、法拉第旋光器、1/2波片、偏振分束器b、偏振分束器C、法拉第旋光器b、l/2波片b、偏振分束器d和扩束器均设于冷却封装装置内，冷却封装装置内与偏振分束器a和偏振分束器c 一侧的内壁上设有窗口片。其中剥模器可以剥除从纤芯漏到内包层中传输的高阶模式的激光等有害光，减小了有害光对光传播效率的影响。采用端帽和透镜组合的准直器可以承载的功率较大，窗口片可以将反向光打散，减小单位面积上光的强度，也可以提高准直器的承载功率。前述的这种千瓦级高隔离度准直型光隔离器中，偏振分束器a、偏振分束器b、偏振分束器c和偏振分束器d均由I个三角形分光晶体和I个平行四边形分光晶体组成，偏振分束器a、偏振分束器b、偏振分束器c和偏振分束器d上均设有闻反膜。前述的这种千瓦级高隔离度准直型光隔离器中，所述偏振分束器a由2个三角形分光晶体和I个平行四边形分光晶体组成，偏振分束器b、偏振分束器c和偏振分束器d均由I个三角形分光晶体和I个平行四边形分光晶体组成，偏振分束器b、偏振分束器c和偏振分束器d上均设有高反膜,偏振分束器a入射光的一侧还设有45度反光镜；冷却封装装置内与45度反光镜相对应位置的内壁上设有F:-5?Omm的窗口片。前述的这种千瓦级高隔离度准直型光隔离器中，所述偏振分束器a由4个三角形分光晶体组成，偏振分束器b和偏振分束器d均由2个三角形分光晶体和I个平行四边形分光晶体组成，偏振分束器c由I个三角形分光晶体和I个平行四边形分光晶体组成，偏振分束器c上设有高反膜；偏振分束器a入射光的一侧还设有45度反光镜；冷却封装装置内与45度反光镜相对应位置的内壁上设有F:-5?Omm的窗口片。前述的这种千瓦级高隔离度准直型光隔离器中，高反膜与光轴线方向夹角为45°。偏振分光晶体能把入射的非偏振光分成两束垂直的光,其中P光完全通过,而S光以45°角被高反膜反射，出射方向与P光成90度角；高反膜能将S光反射进入法拉第旋光器中。前述的这种千瓦级高隔离度准直型光隔离器中，准直器与偏振分束器a之间设有光阑a,偏振分束器b与偏振分束器c之间设有光阑b,扩束器右侧设有光阑c,偏振分束器d与扩束器之间依次设有光阑d和四方棱镜。从左到右的正向光可以几乎无损通过，而反向光可以被光阑遮挡反射，反射掉大量的反向光。前述的这种千瓦级高隔离度准直型光隔离器中，所述冷却封装装置包括壳体、冷却腔、冷却介质入口和冷却介质出口，所述壳体的其中一端设有冷却介质入口和冷却介质出口，冷却介质入口设于壳体的下方，冷却介质出口设于壳体的上方，壳体的外壁与内壁之间为中空结构，所述冷却介质入口和冷却介质出口与该中空结构连接，冷却腔设置在壳体内的一侧，冷却腔与中空结构连通，剥模器设于冷却腔内。其关键在于冷却介质直接与剥模器和所有的光学零件热承安装零件接触，起到充分导热散热作用。前述的这种千瓦级高隔离度准直型光隔离器中，冷却封装装置内设有冷却介质，冷却介质可采用水或者油。前述的这种千瓦级高隔离度准直型光隔离器中，光纤尾纤与端帽相熔接。与传统技术相比，本技术能够提供一种千瓦级高隔离度准直型光隔离器，该光隔离器中设有冷却封装装置，通过设置冷却装置，使冷却介质直接与光学器件热承直接接触，极大地提高了散热效果，从而提高了光隔离器的稳定性，使其在长时间的大功率工作状态下，依然能够保持稳定的工作。而且具有插入损耗小、散热效率高以及隔离度高的优点，能够适用于上千瓦的大功率激光器等激光应用光学领域中。所述千瓦级光隔离器是指额定功率在1000瓦以上。通过采用双极设计充分实现了光隔离器的高隔离度。通过设置剥模器，能够剥除从纤芯漏到内包层中传输的高阶模式的激光等有害光，减小了有害光对光传播效率的影响。采用端帽和透镜组合的准直器可以承载的功率较大，这些改进点都是本技术能够适用于千瓦以上的大功率激光器的关键。通过设置窗口片，可以将反向光打散，减小单位面积上光的强度，有效防止反向光损坏冷却封装本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种千瓦级高隔离度准直型光隔离器，其特征在于：沿正向光入射光轴上依次设有剥模器（13）、准直器（3）、法拉第旋光器a（5）、1/2波片a（6）、法拉第旋光器b（24）、1/2波片b（25）和扩束器（17），准直器（3）包括光纤尾纤（2）、端帽（14）和透镜（19），准直器（3）和法拉第旋光器（5）之间设有偏振分束器a（4），1/2波片（6）与法拉第旋光器b（24）之间依次设有偏振分束器b（7）和偏振分束器c（27），1/2波片b（25）与扩束器（17）之间设有偏振分束器d（9）；剥模器（13）、准直器（3）、偏振分束器a（4）、法拉第旋光器（5）、1/2波片（6）、偏振分束器b（7）、偏振分束器c（27）、法拉第旋光器b（24）、1/2波片b（25）、偏振分束器d（9）和扩束器（17）均设于冷却封装装置（11）内，冷却封装装置（11）内与偏振分束器a（4）和偏振分束器c（27）一侧的内壁上设有窗口片（12）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李刚，胡小波，
申请(专利权)人：深圳市创鑫激光技术有限公司，
类型：实用新型
国别省市：