[发明专利]偏振无关同轴耦合光纤隔离器

说明书

本发明涉及一种偏振无关同轴耦合光纤隔离器，它的隔离器芯包括光路顺次连接的第一、第二正单轴双折射晶片和第一、第二负单轴双折射晶片；两个正单轴双折射晶片之间依次设有第一法拉第旋光模块和第一半波片；两个负单轴双折射晶片之间依次设有第二法拉第旋光模块和第二半波片；利用第一、第二正单轴双折射晶片和第一、第二负单轴双折射晶片对光束的横向位置偏离方向相反，进而消除因光束横向位置偏离对光纤耦合同轴度的不良影响，提高了耦合光纤的同轴度；同时，在两个正单轴双折射晶片之间设置了第一法拉第旋光模块，两个负单轴双折射晶片之间设置了第二法拉第旋光模块，实现两级隔离，提高隔离器的隔离度。

技术领域

本发明属于光纤激光无源器件制造技术领域，尤其涉及一种偏振无关同轴耦合光纤隔离器。

背景技术

光隔离器是一种应用非常普遍的无源光学器件，可以应用在激光放大系统或者激光输出系统中，以防止反射回去的激光对前级系统造成有害的影响，例如功率扰动、光谱异常甚至器件损伤。

光隔离器主要分为偏振相关型与偏振无关型。其中偏振相关型光隔离器比较适用于线偏振激光的隔离，对于偏振度较差的入射光而言，该类器件的插入损耗较大，不利于高功率激光传输；而偏振无关型光隔离器的基本原理与偏振相关型隔离器件区别显著，主要是运用了双折射晶体中寻常光波与非常光波可以传输分离的特征，该类器件的插入损耗小，有利于高功率激光传输，但结构相对复杂。

在光纤耦合偏振无关型光隔离器中，耦合功率极限的提升主要依赖于光纤端面与空间激光的对准程度、器件镀膜质量以及器件热处理方式，而单级隔离器的隔离度提升主要依赖于寻常光波与非常光波的分离程度，传统光纤耦合偏振无关型光隔离器主要利用一对同质的楔形双折射晶体或者矩形双折射晶体来实现寻常光波与非常光波的分离与合束，且为了器件的小型化与低成本，一般采用微型化的双折射片、较低的镀膜质量与金属冷却外壳的方式，而传统方案最大的弊端在于：光在隔离器出射位置总会与入射位置在纵向或者横向方向上有一定偏离、纵向上不同轴，需要通过精准的机械加工与人工微调安装来提高，因此加工误差、调节误差均会带来较高的插入损耗和较低的功率损伤阈值，最终导致整体器件的尺寸并未缩小，且器件的隔离度不高。

发明内容

基于此，有必要提供一种提高光纤耦合同轴度且具有良好隔离、抗损伤功率效果的偏振无关同轴耦合光纤隔离器。

一种偏振无关同轴耦合光纤隔离器，包括隔离器芯以及位于隔离器芯两侧的第一准直器和第二准直器；所述隔离器芯包括光路顺次连接的第一正单轴双折射晶片、第二正单轴双折射晶片、第一负单轴双折射晶片和第二负单轴双折射晶片；所述第一正单轴双折射晶片和所述第二正单轴双折射晶片之间依次设有第一法拉第旋光模块和第一半波片；所述第一负单轴双折射晶片和所述第二负单轴双折射晶片之间依次设有第二法拉第旋光模块和第二半波片；其中，所述第一正单轴双折射晶片和所述第二正单轴双折射晶片材料相同且厚度相同，所述第一负单轴双折射晶片和所述第二负单轴双折射晶片材料相同且厚度相同。

在其中一个实施例中，所述第一正单轴双折射晶片和所述第二正单轴双折射晶片材料均为YVO₄或TiO₂；所述第一负单轴双折射晶片和所述第二负单轴双折射晶片材料均为冰洲石或LiNbO₃。

在其中一个实施例中，所述第一准直器为Grin透镜或凸透镜；所述第二准直器为Grin透镜或凸透镜。

在其中一个实施例中，所述第一正单轴双折射晶片和第二正单轴双折射晶片材料均采用YVO₄时，YVO₄的晶体厚度为40.38mm。

在其中一个实施例中，所述第一负单轴双折射晶片和第二负单轴双折射晶片材料均采用冰洲石时，冰洲石的晶体厚度为41.50mm。