一種寬光譜高損傷閾值光隔離器的制造方法
【專利摘要】本實用新型提出一種寬光譜高損傷閾值光隔離器，解決了現(xiàn)有技術(shù)中分束器晶體限制隔離器損傷閾值的問題，一種寬光譜高損傷閾值光隔離器，包括第一偏振膠合棱鏡、位移棱鏡、第二偏振膠合棱鏡、磁光晶體、設(shè)有空腔的腔體，所述空腔的中心軸即為光軸，所述第一偏振膠合棱鏡、磁光晶體、位移棱鏡、第二偏振膠合棱鏡沿光路方向依次設(shè)置于所述空腔內(nèi)，使用膠合棱鏡作為分束合束器，因為膠合棱鏡有較高的損傷閾值，不會限制光隔離器損傷閾值。
【專利說明】一種寬光譜高損傷閾值光隔離器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及光隔離器領(lǐng)域，特別是指一種寬光譜高損傷閾值光隔離器。
【背景技術(shù)】
[0002]在激光系統(tǒng)中，由于光路中的光學(xué)元件對光源的反射作用，往往會使系統(tǒng)產(chǎn)生不良影響，為了解決這一難題，可以考慮放入允許單向光通過的光無源器件。光隔離器基于磁光晶體法拉第效應(yīng)的工作原理，可以有效消除反射光對光路系統(tǒng)的損傷。光隔離器具有正向插入損耗低，反向隔離度高，回波損耗高，允許光向一個方向通過而阻止反射光通過等特性，可廣泛用于光纖激光器、光參量振蕩激光器、多級放大激光器、全固態(tài)倍頻激光器等各種固態(tài)激光器中，目前市面上的隔離器，兩端使用yvo4晶體分束器，中間為附帶永磁場的磁光晶體，此種結(jié)構(gòu)設(shè)計只能用于單一波長的光路中，且隔離器受到y(tǒng)vo4晶體的限制，損傷閾值較小。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型提出一種寬光譜高損傷閾值光隔離器，解決了現(xiàn)有技術(shù)中分束器晶體限制隔離器損傷閾值的問題。
[0004]本實用新型的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的:一種寬光譜高損傷閾值光隔離器，包括第一偏振膠合棱鏡、位移棱鏡、第二偏振膠合棱鏡、磁光晶體、設(shè)有空腔的腔體，所述空腔的中心軸即為光軸,所述第一偏振膠合棱鏡、磁光晶體、位移棱鏡、第二偏振膠合棱鏡沿光路方向依次設(shè)置于所述空腔內(nèi)。
[0005]作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述第一偏振膠合棱鏡由第一棱鏡、與所述第一棱鏡膠合固定的第二棱鏡構(gòu)成；所述第一棱鏡與所述第二棱鏡相向的端面為第一膠合面，所述第一膠合面與光軸成45°夾角；所述第一棱鏡頂端面與所述第一膠合面平行；所述第一棱鏡頂端面與所述第一膠合面上均鍍有第一光學(xué)薄膜。
[0006]作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述第一光學(xué)薄膜對P光透射，透射系數(shù)大于且等于98 %@45° ,且對s光反射,反射系數(shù)大于且等于99.8% @45°。
[0007]作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述位移棱鏡包括垂直于光軸的前端面、平行于光軸的頂端面、與光軸成45°夾角的左端面、與所述前端面平行設(shè)置的后端面、與所述頂端面平行設(shè)置的底端面、與所述左端面平行設(shè)置的右端面；所述前端面與所述后端面上均鍍有第二光學(xué)薄膜；所述左端面與所述右端面上均鍍有第三光學(xué)薄膜。
[0008]作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述第二光學(xué)薄膜對s光透射，透射系數(shù)大于且等于98%@0° ;所述第三光學(xué)薄膜對s光反射，反射系數(shù)大于且等于98% @45°。
[0009]作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述第二偏振膠合棱鏡由第三棱鏡、與所述第三棱鏡膠合固定的第四棱鏡構(gòu)成，所述第三棱鏡與所述第四棱鏡相向的端面為第二膠合面，所述第二膠合面與光軸成45°夾角，所述第二膠合面上鍍有第四光學(xué)薄膜；與所述第二膠合面平行設(shè)置的第三棱鏡頂端面上鍍有第五光學(xué)薄膜；所述第三棱鏡前端面、所述第四棱鏡前端面、所述第三棱鏡后端面均垂直于光軸；所述第三棱鏡前端面上鍍有第六光學(xué)薄膜；所述第四棱鏡前端面上鍍有第七光學(xué)薄膜；所述第三棱鏡后端面上鍍有第八光學(xué)薄膜。
[0010]作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述第四光學(xué)薄膜對s光透射，透射系數(shù)大于且等于98%@45° ;所述第五光學(xué)薄膜對P光反射，反射系數(shù)大于且等于98% @45° ;所述第六光學(xué)薄膜對P光透射，反射系數(shù)大于且等于98% @0° ;所述第七光學(xué)薄膜對s光透射，反射系數(shù)大于且等于98% @0。;所述第八光學(xué)薄膜對P光透射，透射系數(shù)大于且等于98% @0°，且對s光透射，透射系數(shù)大于且等于99.8% @0°。
[0011]光束正向經(jīng)過光軸時，首先被第一偏振膠合棱鏡分為P光和s光，s光的出射點與P光出射點分離，經(jīng)過磁光晶體后偏振方向旋轉(zhuǎn)45° , P光和s光轉(zhuǎn)化為p0光和s0光,位移棱鏡通過2次反射后將sO光位移至某一特定位置，PO光經(jīng)第二偏振膠合棱鏡反射后也位移至同一特定位置，兩束光在從第二偏振膠合棱鏡出射時合成為自然光，光束反向經(jīng)過光軸時，在磁光晶體與第二膠合偏振棱鏡之間，光路是可逆的，但根據(jù)法拉第效應(yīng)原理，經(jīng)過磁光晶體時，偏振方向旋轉(zhuǎn)方向與正向傳播時旋轉(zhuǎn)方向相同，而不是逆向，因此在反向通過第一偏振棱鏡前P光與S光的偏振方向與正向傳播時相差90° ,也就不能被第一偏振膠合棱鏡合成，而是分別從第一偏振膠合棱鏡的上下表面透射出去，被吸光材料吸收，這樣就實現(xiàn)了反向光隔離，由于只利用了反射和透射，可用于隔離寬波段，同時，膠合棱鏡有較高的損傷閾值，解決了分束器晶體限制隔離器損傷閾值的問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0013]圖1為正向光路通過光隔離器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2為反向光路通過光隔離器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖3為第一偏振膠合棱鏡的左視示意圖；
[0016]圖4為位移棱鏡的俯視不意圖；
[0017]圖5為第二偏振膠合棱鏡的左視示意圖；
[0018]圖6為光路中偏振方向的變化過程圖。
[0019]圖中:L1_第一偏振膠合棱鏡；L2_位移棱鏡；L3_第二偏振膠合棱鏡；C_磁光晶體；L11-第一棱鏡；L12-第二棱鏡；L31-第三棱鏡；L32_第四棱鏡；F11-第一光學(xué)薄膜；F21-第二光學(xué)薄膜；F22-第三光學(xué)薄膜；F31-第四光學(xué)薄膜；F32_第五光學(xué)薄膜；F33_第六光學(xué)薄膜；F34-第七光學(xué)薄膜；F35-第八光學(xué)薄膜；S11-第一棱鏡前端面；S12_第二棱鏡后端面；S13-第一棱鏡后端面；S15-第二棱鏡底端面；S35-第四棱鏡底端面。
【具體實施方式】
[0020]下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├绢I(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0021]如圖1、圖2所示，一種寬光譜高損傷閾值光隔離器，包括第一偏振膠合棱鏡L1、位移棱鏡L2、第二偏振膠合棱鏡L3、磁光晶體C、設(shè)有空腔的腔體,空腔的中心軸即為光軸,第一偏振膠合棱鏡L1、磁光晶體C、位移棱鏡L2、第二偏振膠合棱鏡L3沿光路方向依次設(shè)置于空腔內(nèi)。
[0022]如圖3所不，第一偏振膠合棱鏡LI由第一棱鏡L11、與第一棱鏡Lll膠合固定的第二棱鏡L12構(gòu)成；第一棱鏡Lll與第二棱鏡L12相向的端面為第一膠合面,第一膠合面與光軸成45°夾角；第一棱鏡頂端面與第一膠合面平行；第一棱鏡頂端面與第一膠合面上均鍍有第一光學(xué)薄膜Fll ;第一光學(xué)薄膜Fll對P光透射，透射系數(shù)大于且等于98% @45°，且對s光反射,反射系數(shù)大于且等于99.8% §45°。第一棱鏡前端面S11、第一棱鏡后端面S13和第二棱鏡后端面S12均垂直于光軸,第二棱鏡底端面S15平行于光軸。
[0023]磁光晶體C具有平行于光軸的永磁場，順時針方向，磁光晶體C的光旋轉(zhuǎn)角為45° ,磁光晶體C旋轉(zhuǎn)角弧的計算公式β =vBd,其中，β是旋轉(zhuǎn)角弧，B是磁場朝著光波傳播方向的分量，d是光波與磁場相互作用的長度，V為物質(zhì)的韋爾代常數(shù)，與材料本質(zhì)、波長和溫度有關(guān)。
[0024]如圖4所示，位移棱鏡L2包括垂直于光軸的前端面、平行于光軸的頂端面、與光軸成45°夾角的左端面、與前端面平行設(shè)置的后端面、與頂端面平行設(shè)置的底端面、與左端面平行設(shè)置的右端面；前端面與后端面上均鍍有第二光學(xué)薄膜F21，第二光學(xué)薄膜F21對s光透射，透射系數(shù)大于且等于98% @0° ;左端面與右端面上均鍍有第三光學(xué)薄膜F22，第三光學(xué)薄膜F22對s光反射，反射系數(shù)大于且等于98% @45°，位移棱鏡L2的左端面、右端面均垂直于位移棱鏡L2的底端面。
[0025]如圖5所不，第二偏振膠合棱鏡L3由第三棱鏡L31、與第三棱鏡L31膠合固定的第四棱鏡L32構(gòu)成，第三棱鏡L31與第四棱鏡L32相向的端面為第二膠合面，第二膠合面與光軸成45°夾角，第二膠合面上鍍有第四光學(xué)薄膜F31 ;與第二膠合面平行設(shè)置的第三棱鏡頂端面上鍍有第五光學(xué)薄膜F32 ;第三棱鏡前端面、第四棱鏡前端面、第三棱鏡后端面均垂直于光軸；第三棱鏡前端面上鍍有第六光學(xué)薄膜F33 ;第四棱鏡前端面上鍍有第七光學(xué)薄膜F34 ;第三棱鏡后端面上鍍有第八光學(xué)薄膜F35，第四棱鏡底端面S35平行于光軸。第四光學(xué)薄膜F31對s光透射，透射系數(shù)大于且等于98% @45° ;第五光學(xué)薄膜F32對p光反射，反射系數(shù)大于且等于98% @45° ;第六光學(xué)薄膜F33對p光透射，反射系數(shù)大于且等于98%@0° ;第七光學(xué)薄膜F34對s光透射，反射系數(shù)大于且等于98% @0° ;第八光學(xué)薄膜F35對P光透射，透射系數(shù)大于且等于98% @0°，且對s光透射，透射系數(shù)大于且等于99.8% @0°。
[0026]如圖6所不,光隔離器的工作原理:第一偏振膠合棱鏡LI用于將自然光分離為兩束偏振方向互相垂直的偏振光，當一束自然光到達第一膠合面時，P光將透過該面，s光將被反射，當被反射的s光到達第一棱鏡頂端面時被反射，兩束光P光和s光分別沿0A、O' K'兩路進入磁光晶 體C，由于法拉第效應(yīng)的結(jié)果，從磁光晶體C中透過兩束光的偏振方向均向一個方向旋轉(zhuǎn)一定的角度，該角度為45° ,因為兩光束的偏振方向均旋轉(zhuǎn)同一角度，兩束光的偏振方向仍互相垂直。在兩路光路中加入位移棱鏡L2和第二偏振膠合棱鏡L3，使OA路光對位移棱鏡L2是s光，當經(jīng)過位移棱鏡L2后，輸出光進入第二偏振膠合棱鏡L3是P光，O' A'路光進入第二偏振膠合棱鏡L3是S光，P光經(jīng)第二偏振膠合棱鏡L3頂端面和第二膠合面反射，與從第二膠合面透射的s光融合,這樣，第二偏振膠合棱鏡L3將s光和P光重新合成自然光。為保證OA路光對位移棱鏡L2是s光,對第二偏振膠合棱鏡L3是P光，需要位移棱鏡L2和第二偏振膠合棱鏡L3的底面相對于第一偏振膠合棱鏡LI旋轉(zhuǎn)45°。
[0027]在該系統(tǒng)中，反射光經(jīng)過第二偏振膠合棱鏡L3后,分成一對偏振方向互相垂直的偏振光，這對偏振光經(jīng)過磁光晶體C后,其偏振方向同樣旋轉(zhuǎn)45°角；則反射光偏振方向較入射光旋轉(zhuǎn)了 90°，反射光A' O'到達第一偏振膠合棱鏡LI頂端面后直接透過，AO被第一膠合面反射從與入射光垂直的方向出射，故反射光不可能被反射回原光路，起到了對反射光的隔離作用。
[0028]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種寬光譜高損傷閾值光隔離器，其特征在于: 包括第一偏振膠合棱鏡、位移棱鏡、第二偏振膠合棱鏡、磁光晶體、設(shè)有空腔的腔體， 所述空腔的中心軸即為光軸， 所述第一偏振膠合棱鏡、磁光晶體、位移棱鏡、第二偏振膠合棱鏡沿光路方向依次設(shè)置于所述空腔內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種寬光譜高損傷閾值光隔離器，其特征在于: 所述第一偏振膠合棱鏡由第一棱鏡、與所述第一棱鏡膠合固定的第二棱鏡構(gòu)成； 所述第一棱鏡與所述第二棱鏡相向的端面為第一膠合面，所述第一膠合面與光軸成45°夾角； 所述第一棱鏡頂端面與所述第一膠合面平行； 所述第一棱鏡頂端面與所述第一膠合面上均鍍有第一光學(xué)薄膜。
3.如權(quán)利要求2所述的一種寬光譜高損傷閾值光隔離器，其特征在于: 所述第一光學(xué)薄膜對P光透射，透射系數(shù)大于且等于98% @45°，且對S光反射，反射系數(shù)大于且等于99.8% @45°。
4.如權(quán)利要求3所述的一種寬光譜高損傷閾值光隔離器，其特征在于: 所述位移棱鏡包括垂直于光軸的前端面、平行于光軸的頂端面、與光軸成45°夾角的左端面、與所述前端面平行設(shè)置的后端面、與所述頂端面平行設(shè)置的底端面、與所述左端面平行設(shè)置的右端面； 所述前端面與所述后端面上均鍍有第二光學(xué)薄膜； 所述左端面與所述右端面上均鍍有第三光學(xué)薄膜。
5.如權(quán)利要求4所述的一種寬光譜高損傷閾值光隔離器，其特征在于: 所述第二光學(xué)薄膜對s光透射，透射系數(shù)大于且等于98% @0° ; 所述第三光學(xué)薄膜對s光反射，反射系數(shù)大于且等于98% @45°。
6.如權(quán)利要求4或5所述的一種寬光譜高損傷閾值光隔離器，其特征在于: 所述第二偏振膠合棱鏡由第三棱鏡、與所述第三棱鏡膠合固定的第四棱鏡構(gòu)成， 所述第三棱鏡與所述第四棱鏡相向的端面為第二膠合面，所述第二膠合面與光軸成45°夾角，所述第二膠合面上鍍有第四光學(xué)薄膜； 與所述第二膠合面平行設(shè)置的第三棱鏡頂端面上鍍有第五光學(xué)薄膜； 所述第三棱鏡前端面、所述第四棱鏡前端面、所述第三棱鏡后端面均垂直于光軸； 所述第三棱鏡前端面上鍍有第六光學(xué)薄膜； 所述第四棱鏡前端面上鍍有第七光學(xué)薄膜； 所述第三棱鏡后端面上鍍有第八光學(xué)薄膜。
7.如權(quán)利要求6所述的一種寬光譜高損傷閾值光隔離器，其特征在于: 所述第四光學(xué)薄膜對s光透射，透射系數(shù)大于且等于98% @45° ； 所述第五光學(xué)薄膜對P光反射，反射系數(shù)大于且等于98% @45° ； 所述第六光學(xué)薄膜對P光透射，反射系數(shù)大于且等于98% @0° ; 所述第七光學(xué)薄膜對s光透射，反射系數(shù)大于且等于98% @0° ; 所述第八光學(xué)薄膜對P光透射，透射系數(shù)大于且等于98% @0°，且對s光透射，透射系數(shù)大于且等于99.8% @0°。
【文檔編號】G02F1/09GK203759301SQ201420096170
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年3月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月4日
【發(fā)明者】賈玉昌, 王世武, 薛學(xué)剛, 聶奕 申請人:青島海泰光電技術(shù)有限公司