[发明专利]一种磁铁旋光组件及光隔离器

说明书

技术领域

本发明涉及光学技术领域，尤其是一种磁铁旋光组件及光隔离器。

背景技术

隔离器是大规模适用于高功率激光器的输出端的光学器件，其有效避免了激光束加工表面返回光束对激光器的影响。在隔离器设计中，通常通过强磁铁与法拉第器件组合产生特定的转角使得光束反向传播时损耗较大，即高隔离度。这里主要利用了法拉第器件在特定磁场下能使得光束的光矢量方向发生一定的角度旋转。通常使用以下公式表征这种特性：θ＝VBL，其中V为维尔德常数，B为磁感强度，L为法拉第晶体长度，θ为长度L的法拉第晶体在磁感强度B下的光矢量所产生的旋转角度。隔离器的隔离度指标需要法拉第转角准确才能达到较高的隔离度。

发明人在研究中发现，现有技术中光隔离器使用的磁铁旋光组件，如图1所示，磁铁旋光组件是由多个依次叠放的磁环组成，磁铁旋光组件中部设有法拉第器件。该组合体积大，磁场强度偏弱，需要较长的法拉第器件才能达到需要的旋光角度，成本很高。在调整法拉第器件的磁力时，仅通过在轴线方向调节多个磁环之间的间距来调整法拉第器件内部的磁力，使用该调节方式，磁力调节范围有限，且调节必然造成需要延长法拉第器件的长度，以使法拉第器件位于磁力调整范围内。由此，能够看出现有技术中，磁铁旋光组件的磁力调节范围有限，且耗材较为严重。

发明内容

本发明通过提供一种磁铁旋光组件，第一磁环磁力线方向由轴心指向径向方向，第二磁环的磁力线方向沿着轴线方向，第三磁环的磁力线方向由径向指向轴心方向的结构增强旋光器件位置的磁场强度，调节第一磁环和/或第三磁环的外径大小实现所述磁环阵列磁场的调节，实现了磁铁旋光组件径向调节磁力。解决现有技术中磁铁旋光组件的磁力偏弱，磁场调节范围有限，且耗材较为严重的问题。

本发明采用的一个技术方案是：提供一种磁铁旋光组件，包括至少一组磁环阵列，所述磁环阵列包括：

第一磁环，其包括至少两片扇形磁片，所述第一磁环的磁力线方向由轴心指向径向方向，且所述第一磁环构造成在自然状态下内部具有径向分离的趋势；

第二磁环，所述第二磁环的磁力线方向沿着轴线方向；

第三磁环，其包括至少两片扇形磁片，所述第三磁环的磁力线方向由径向指向轴心方向，且所述第三磁环构造成在自然状态下内部具有径向分离的趋势；

所述第一磁环、第二磁环和第三磁环依次同轴叠放并加以约束，通过调节第一磁环和/或第三磁环的外径大小实现所述磁环阵列磁场的调节。

进一步地，所述磁铁旋光组件还包括壳体，所述磁环阵列约束在壳体内部，所述壳体在所述第一磁环和/或第三磁环的对应位置上设有径向调节装置，所述径向调节装置用于调节第一磁环和/或第三磁环的外径大小。

更进一步地，所述第一磁环、第二磁环和第三磁环依次同轴叠放形成中心孔，所述中心孔内设有至少一个法拉第器件。

更进一步地，所述磁铁旋光组件还包括温度补偿装置，所述温度补偿装置通过调整所述磁环阵列磁场大小，抵消由于温度变化造成的法拉第器件的磁场变化。

更进一步地，所述温度补偿装置包括：轴向调节装置，所述轴向调节装置设置在所述壳体的端部，所述轴向调节装置用于调节所述第一磁环、所述第二磁环和所述第三磁环之间的距离。

更进一步地，所述轴向调节装置包括：旋进堵头，所述旋进堵头上设有外螺纹，所述壳体端部设有与所述旋进堵头配合的螺纹孔，通过调节伸入壳体内部旋转堵头的长度，调节所述第一磁环、所述第二磁环和所述第三磁环之间的距离。

更进一步地，所述轴向调节装置还包括：旋进手柄，所述旋进手柄设置在所述旋进堵头上，所述旋进手柄用于调节伸入所述壳体内部所述旋转堵头的长度。

更进一步地，所述壳体上设有温度刻度条，当温度变化时，将所述旋进手柄调整到指向所述温度刻度条中对应于当前温度环境的温度刻度位置，即抵消由于温度变化造成所述法拉第器件的磁场变化。

更进一步地，所述第一磁环、第二磁环和第三磁环均由钕铁硼制成。

本发明采用的另一个技术方案是：提供一种光隔离器，所述光隔离器包括上述所述的磁铁旋光组件。