CN103543493A - 一种光纤隔离器及光纤激光器 - Google Patents

Abstract

本发明适用于隔离器技术领域，提供了一种光纤隔离器及光纤激光器。所述光纤隔离器包括第一准直器组件、第二准直器组件以及介于所述第一准直器组件与第二准直器组件之间的隔离组件，所述隔离组件内设有用以阻止反向光进入第一准直器组件的第一分光单元和第二分光单元，如此以改善第一准直器组件中的温度梯度分布，有助于第一准直器内的热量及时散出，从而提高隔离器所能承载的功率，使本光纤隔离器应用更加广泛，尤可用于光纤激光器。

Description

一种光纤隔离器及光纤激光器

技术领域

本发明属于隔离器技术领域，尤其涉及一种光纤隔离器及光纤激光器。

背景技术

激光具有高亮度，准直性好，能量密度大等特点。高能量的激光被广泛地运用于金属切割、打标、医疗器械的精密加工中。高功率光纤激光器在高速率大容量波分复用光纤通信***、高精度光纤传感技术和大功率激光等方面呈现出广阔的应用前景和巨大的技术优势。而在光纤激光器中，实现对反向光的隔离是决定光纤激光器的光谱输出功率稳定性的关键之一。隔离器就是这样一种只允许正向光通过，而对反向光进行隔离，同时还能承受一定功率的非互易光无源器件。然而，现有光纤隔离器所能承载的功率低，限制其应用。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种光纤隔离器，旨在解决现有光纤隔离器所能承载的功率低的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种光纤隔离器，包括第一准直器组件、第二准直器组件以及介于所述第一准直器组件与第二准直器组件之间的隔离组件，所述隔离组件内设有用以阻止反向光进入第一准直器组件的第一分光单元和第二分光单元。

本发明实施例的另一目的在于提供一种具有上述光纤隔离器的光纤激光器。

本发明实施例于光纤隔离器中设用于阻止反向光进入第一准直器组件的第一分光单元和第二分光单元，以改善第一准直器组件中的温度梯度分布，有助于第一准直器内的热量及时散出，从而提高隔离器所能承载的功率，使本光纤隔离器应用更加广泛，尤可用于光纤激光器。

附图说明

图1是本发明实施例提供的光纤隔离器的结构示意图；

图2是第一分光单元的结构示意图；

图3是图1所示光纤隔离器正向通光时的工作原理图；

图4是图1所示光纤隔离器反向通光时的工作原理图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例于光纤隔离器中设用于阻止反向光进入第一准直器组件的第一分光单元和第二分光单元，以改善第一准直器组件中的温度梯度分布，有助于第一准直器内的热量及时散出，从而提高隔离器所能承载的功率。

以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细描述。

如图1～4所示，本发明实施例提供的光纤隔离器包括第一准直器组件、第二准直器组件以及介于所述第一准直器组件与第二准直器组件之间的隔离组件。于所述隔离组件内设有用以阻止反向光进入第一准直器组件的第一分光单元和第二分光单元，如此改善了第一准直器组件中的温度梯度分布，有助于第一准直器内的热量及时散出，从而提高本光纤隔离器所能承载的功率。

本发明实施例中所述第一分光单元114通e光、反o光，所述第二分光单元106通o光、反e光。具体地，所述第一分光单元114由两块截面为直角三角形的第一光楔121和第二光楔122构成，所述第一光楔或/和第二光楔的斜面镀有通e光、反o光的光学膜123，经所述斜面将第一光楔与第二光楔光胶或胶合在一起形成横截面为矩形的第一分光单元114，如图2所示。类似地，所述第二分光单元106由两块截面为直角三角形的第三光楔和第四光楔构成，不同的是，所述第三光楔或/和第四光楔的斜面镀有通o光、反e光的光学膜，经所述斜面将第三光楔与第四光楔光胶或胶合在一起形成横截面为矩形的第二分光单元。

通常，所述第一分光单元114和第二分光单元106上、下设置，两者紧靠在一起并贴设于第一偏振位移单元105的出光面形成了横截面为矩形的分光单元。此处将所述第一偏振位移单元105、第一分光单元114、第二分光单元106、旋光单元107及第二偏振位移单元108置于由磁体116环绕的金属套管115内。其中，所述第一偏振位移单元105、第一分光单元114、第二分光单元106、旋光单元107及第二偏振位移单元108分别经由各自侧面胶接于金属套管115。前述磁体116外设有与金属套管115配合的第三机械件119，所述第一偏振位移单元105、第一分光单元114、第二分光单元106、旋光单元107、第二偏振位移单元108、金属套管115、磁体116及第三机械件119构成了隔离组件。

一般地，所述第一准直器组件包括第一机械件118、置于所述第一机械件118内的第一外套管102、置于所述第一外套管102内的第一内套管103和第一光阑117以及置于所述第一内套管103内的第一单纤头101和第一准直透镜104。所述第二准直器组件包括第二机械件120、置于所述第二机械件120内的第二外套管109、置于所述第二外套管109内的第二内套管110和第二光阑113以及置于所述第二内套管110内的第二单纤头111和第二准直透镜112。此时于夹具上调试所述第一准直器组件、隔离组件、第二准直器组件的位置，使所述光纤隔离器正向光插损IL＜1.2dB，隔离度ISO＞30dB。当然，所述光纤隔离器正向光插损越小越好，隔离度越大越好。调试至符合要求后，将所述第一机械件118的端部焊接于金属套管115的端部，所述第二机械件120的端部焊接于第三机械件119的端部。

此外，所述第一准直透镜104和第二准直透镜112可以是Grin-Lens(自聚焦透镜)、D-Lens(双曲面透镜)、C-Lens（C透镜)或非球面透镜等光学透镜。所述胶可以是热固化胶、紫外固化胶和双固化胶等固化胶。

为了更好地说明如何实现本光纤隔离器的功能，下面分别说明正向通光以及反向通光时，光在各个阶段的偏振情形。

如图3所示，本光纤隔离器正向通光时，从第一准直器组件出射的光经第一偏振位移单元105分成位置不同的e光和o光，该e光和o光分别投射至第一分光单元114和第二分光单元106，由于第一分光单元114通e光反o光，第二分光单元106通o光反e光，因此该e光和o光均能正常通过分光单元，即所述分光单元对正向通光没有影响。然后，该e光和o光进入旋光单元107，经旋光单元107调整，该e光和o光的偏振方向分别旋转了90°，此时o光变为e光，e光变为o光。此时的o光和e光进入第二偏振位移单元108，它们在第二偏振位移单元108中汇合进入第二准直器组件，实现了隔离器的正向通光。

如图4所示，本光纤隔离器反向通光时，从第二准直器组件出射的光经第二偏振位移单元108分成位置不同的o光和e光，该o光和e光进入旋光单元107，由于旋光单元107的非互易性设置，通过旋光单元107后o光和e光的偏振态并未改变。此时o光投射至第一分光单元114，e光投射至第二分光单元106。由于第一分光单元114通e光反o光，第二分光单元106通o光反e光。因此，反向通光时o光和e光分别被反射进入金属套管115中，而未进入第一准直器组件中，实现了对反向通光的隔离。

由上可知，本光纤隔离器正向通光时，光在两端准直器中，都是在光纤芯中传输的，高功率的光（如波长为1064nm、功率为100W的激光）在其中所产生的热量通过尾纤毛细管先后在第一内套管103、第一外套管102以及第一机械件118之间形成了有序的温度梯度，即温度由内至外依序降低，使得热量能很好地散发出去，保证本隔离器正向通光时的正常工作。反向通光时，e光和o光分别被反射进入金属套管115中。金属套管115与外部机械件118、119、120相连接，散热面积增大，散热快。光在第一单纤头101上产生的热量仍能在第一内套管103、第一外套管102以及第一机械件118之间形成温度梯度，热量能有序地散出，使第一单纤头101的毛细管处温度保持在50℃左右，隔离器能正常地工作。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光纤隔离器，包括第一准直器组件、第二准直器组件以及介于所述第一准直器组件与第二准直器组件之间的隔离组件，其特征在于，所述隔离组件内设有用以阻止反向光进入第一准直器组件的第一分光单元和第二分光单元。

2.如权利要求1所述的光纤隔离器，其特征在于，所述第一分光单元通e光、反o光，所述第二分光单元通o光、反e光。

3.如权利要求2所述的光纤隔离器，其特征在于，所述第一分光单元由两块截面为直角三角形的第一光楔和第二光楔经其斜面光胶或胶合而成，所述第一光楔或/和第二光楔的斜面镀有通e光、反o光的光学膜；所述第二分光单元由两块截面为直角三角形的第三光楔和第四光楔经其斜面光胶或胶合而成，所述第一光楔或/和第二光楔的斜面镀有通o光、反e光的光学膜。

4.如权利要求1～3中任一项所述的光纤隔离器，其特征在于，所述第一分光单元和第二分光单元上、下设置，均贴设于第一偏振位移单元的出光面。

5.如权利要求4所述的光纤隔离器，其特征在于，所述第一偏振位移单元、第一分光单元、第二分光单元、旋光单元及第二偏振位移单元置于由磁体环绕的金属套管内。

6.如权利要求5所述的光纤隔离器，其特征在于，所述磁体外设有与金属套管配合的第三机械件，所述第一偏振位移单元、第一分光单元、第二分光单元、旋光单元、第二偏振位移单元、金属套管、磁体及第三机械件构成了隔离组件。

7.如权利要求5或6所述的光纤隔离器，其特征在于，所述第一准直器组件包括第一机械件、置于所述第一机械件内的第一外套管、置于所述第一外套管内的第一内套管和第一光阑以及置于所述第一内套管内的第一单纤头和第一准直透镜。

8.如权利要求7所述的光纤隔离器，其特征在于，所述第二准直器组件包括第二机械件、置于所述第二机械件内的第二外套管、置于所述第二外套管内的第二内套管和第二光阑以及置于所述第二内套管内的第二单纤头和第二准直透镜。

9.如权利要求8所述的光纤隔离器，其特征在于，于夹具上调试所述第一准直器组件、隔离组件、第二准直器组件的位置，使所述光纤隔离器正向光插损IL＜1.2dB，隔离度ISO＞30dB，并将所述第一机械件的端部焊接于金属套管的端部，所述第二机械件的端部焊接于第三机械件的端部。

10.一种具有如权利要求1～9中任一项所述的光纤隔离器的光纤激光器。

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