[發明專利]千瓦級高隔離度準直型光隔離器

有效

• 申請號: 201310489003.1
• 申請日: 2013-10-17
• 公開（公告）號: CN103605185A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 李剛;胡小波
• 申請（專利權）人: 深圳市創鑫激光技術有限公司
• 主分類號: G02B6/27
• 分類號: G02B6/27;G02B6/32;G02F1/09
• 代理公司: 北京聯創佳為專利事務所(普通合伙) 11362
• 代理人: 郭防

技術領域

本發明涉及一種光隔離器，尤其是一種千瓦級高隔離度準直型光隔離器，屬于高端激光加工，即激光切割、激光焊接、激光雕刻及激光3D打印等、激光武器、激光雷達通信及激光傳感領域等高端科技領域的應用。

背景技術

隨著激光加工技術的發展以及激光在各行業應用以及推廣，對相關的一些光學器件提出了新的要求。光隔離器是一種只允許光沿一個方向通過的光學器件，而在相反的方向阻擋光通過的光無源器件。而在高端大功率激光器應用中，大功率光隔離器是關鍵的核心器件，為大功率激光的正常運行提供可靠保障。因此，本千瓦級光隔離器在激光加工、激光通信及傳感等高端激光應用中起著很重要的關鍵作用。對高性能的光隔離器的研究也受到國內外相關行業的廣泛關注。

高端半導體激光器、高端光放大器以及高端光纖激光器加工系統等高端激光應用領域中，對于來自各熔接點、各光學通過面及所加工之表面所產生的反射光由大功率的原因，反射光能量對系統的影響是非常敏感和致命的，后向傳輸光可能會導致光學系統中各光學器件的性能惡化甚至損壞，輕者激光器出光不穩定，重者損壞激光器。為此，光隔離器的作用尤為重要。但是現階段光隔離器所能承載的功率和能達到的隔離程度都不夠高，極大程度地影響了高端千瓦級光纖激光器的發展。因此，高端千瓦級光隔離器和其高隔離度是改善高端光纖激光器性能的一個突破口。

我國從上個世紀八十年代開始就有不少企業在研究光隔離器，但是，現階段國內使用的光隔離器功率依舊很小，達到百瓦級以上的光隔離器很少。小功率的光隔離器的技術已經十分成熟，但是高端大功率的光隔離器的技術還處于摸索階段。現階段國內大多數使用的光隔離器性能還不太穩定，容易出現插入損耗大、散熱效率低或者隔離度不高等問題，嚴重時甚至會損壞光學系統。隨著高端光纖激光器加工行業的迅速發展，對該種光隔離器的性能提出了新的更高要求和挑戰。綜上所述，開發一種高端千瓦級光隔離器及良好的隔離效果勢在必行。

發明內容

本發明的目的在于提供一種千瓦級高隔離度準直型光隔離器，該光隔離器工作性能穩定，而且具有插入損耗小、散熱效率高以及隔離度高的優點，能很好地被用于大功率脈沖激光器、大功率連續激光器等高端激光光學應用領域中。

本發明的技術方案：一種千瓦級高隔離度準直型光隔離器，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a、1/2波片a、法拉第旋光器b、1/2波片b和擴束器，準直器包括光纖尾纖、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波片與法拉第旋光器b之間依次設有偏振分束器b和偏振分束器c，1/2波片b與擴束器之間設有偏振分束器d；剝模器、準直器、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、1/2波片b、偏振分束器d和擴束器均設于冷卻封裝裝置內，冷卻封裝裝置內與偏振分束器a和偏振分束器c一側的內壁上設有窗口片。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。

前述的這種千瓦級高隔離度準直型光隔離器中，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1個三角形分光晶體和1個平行四邊形分光晶體組成，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上均設有高反膜。

前述的這種千瓦級高隔離度準直型光隔離器中，所述偏振分束器a由2個三角形分光晶體和1個平行四邊形分光晶體組成,偏振分束器b、偏振分束器c和偏振分束器d均由1個三角形分光晶體和1個平行四邊形分光晶體組成，偏振分束器b、偏振分束器c和偏振分束器d上均設有高反膜，偏振分束器a入射光的一側還設有45度反光鏡；冷卻封裝裝置內與45度反光鏡相對應位置的內壁上設有F：-5～0mm的窗口片。

前述的這種千瓦級高隔離度準直型光隔離器中，所述偏振分束器a由4個三角形分光晶體組成，偏振分束器b和偏振分束器d均由2個三角形分光晶體和1個平行四邊形分光晶體組成，偏振分束器c由1個三角形分光晶體和1個平行四邊形分光晶體組成，偏振分束器c上設有高反膜；偏振分束器a入射光的一側還設有45度反光鏡；冷卻封裝裝置內與45度反光鏡相對應位置的內壁上設有F：-5～0mm的窗口片。