[發明專利]一種用于大功率激光的光隔離方法

在審

• 申請號: 201410650720.2
• 申請日: 2014-11-15
• 公開（公告）號: CN104391357A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 彭瑜;李偉
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G02B6/34
• 分類號: G02B6/34;G02B6/32
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種用于大功率激光的光隔離方法，屬于強激光技術領域。

背景技術

光隔離器在工業，科研應用越來越廣泛。通常光隔離可根據法拉第效應來實現，如圖1所示。但是這類光隔離對光束的波長和功率都有一定的限制，對于大功率光隔離，特殊波長的光隔離，目前還沒有有效的方法。

發明內容

本發明的目的是為了實現大功率光隔離的問題，提出一種用于大功率激光的光隔離方法，利用光柵來實現大功率激光光隔離。

一種用于大功率激光的光隔離方法，具體步驟如下：

步驟一，將激光源、準直透鏡、半波片依次排列，激光源與準直透鏡、半波片同光軸。

步驟二，根據衍射方程的一級衍射條件:

d(sinα-sinβ)＝λ?????????(1)

其中d是光柵刻線間距，λ為激光源發出的激光束波長，α為激光束到光柵的入射角度，β為激光束經光柵后的衍射角度。確定光柵刻線間距d，制作光柵。α和β根據光隔離任務的具體角度要求計算得出。

所述光柵為大功率衍射型反射光柵，其承受功率要求在10000W及以上，其背面連接壓電陶瓷。壓電陶瓷能實現對光柵傾斜角度的微控。

步驟三，將步驟二制作的光柵排列到半波片之后，光軸穿過光柵的中心，光柵法線與光軸間的夾角大小為α。

步驟四，激光源發出激光束，透過準直透鏡、半波片，入射到光柵上。壓電陶瓷驅動光柵，實現對光柵的角度掃描并對光柵與光軸間的夾角大小進行微調，使得入射激光完全按照一級衍射輸出，實現大功率激光的光隔離。

步驟五，在步驟四的出射光方向上放置一個平面鏡對其進行反射，調整平面鏡角度，使得光反饋再次經過光柵并發生一級衍射，其一級衍射光與原入射激光不相向。從而驗證大功率激光已實現光隔離。

有益效果

通過光柵衍射可在任何入射波長范圍內實現對最高10000w的大功率激光的光隔離，能實現特殊波長激光光隔離，并實現高的隔離效率，且能調節簡單。利用大功率光柵來實現大功率激光光隔離，對光束的波長和功率比傳統的法拉第效應隔離器有很大的提升。該設計操作簡單，穩定，具有很強的實用價值。

附圖說明

圖1為背景技術中使用法拉第效應實現光隔離示意圖；

圖2為本發明提出的使用光柵實現光隔離的原理圖；

圖3為具體實施方式中裝置實施例的俯視圖；

標號說明：a-入射光纖，b-入射GRIN，c-起偏器，d-法拉第旋轉器，e-檢偏器，f-出射GRIN，g-出射光纖，B-磁場，1-半導體制冷器，2-光纖激光器，3-非球面準直透鏡調整架，4-非球面準直透鏡AL，5-光束，6-衍射光柵，7-調節架動板，8-壓電陶瓷，用于整體調諧，9-微調螺釘，10-輸出光束，11-調節架定板，12-HWP半波片，13-HWP半波片調整架。

具體實施方式

本發明的技術原理如圖2所示，通過激光源、準直透鏡AL、半波片、光柵GT實現光隔離。

本實施方式給出裝置實例如圖3所示，包括半導體制冷器1，光纖激光器2，非球面準直透鏡調整架3，非球面準直透鏡4，衍射光柵6，調節架動板7，調節架壓電陶瓷8，微調螺釘9，調節架定板11，半波片12。

半導體制冷器1與光纖激光器2連接，對光纖激光器2進行控溫。非球面準直透鏡4安裝在非球面準直透鏡調整架3上，光纖激光器2與非球面準直透鏡4，半波片12同光軸。

衍射光柵6固定在調節架動板7上，壓電陶瓷8粘貼在調節架動板7上，通過調節架動板7驅動衍射光柵6。調節架動板7與調節架定板11相連，微調螺釘9安裝在調節架定板11上，用于整體調整動板7。

衍射光柵6是定制的高損傷閾值的特制光柵，可承載10000w光功率。

功率5000W波長為1000nm的光纖激光器2發出的激光光束，經過焦距為4mm，數值孔徑為0.6的非球面準直透鏡4準直后，以25°入射角入射到刻線密度為2400g/mm、刻線面積大小為100mmX?100mm、厚度為60mm的衍射光柵6上，滿足一級衍射方程，一級衍射后輸出光束10，此時的輸出光束具有最大的衍射效率。

該衍射光柵6通過壓電陶瓷8作慢速大范圍粗調，實現角度掃描。壓電陶瓷8粘接在調節架動板7上，通過微調螺釘9改變角度。在改變角度的過程中，固定在調節架動板7上的光柵6隨著調節架動板7一起旋轉，實現光隔離輸出。