[实用新型]一种全角度工作的光隔离器

说明书

本实用新型公开了一种全角度工作的光隔离器，其包括依序设置的输入光纤准直器、入光光阑、第一PBS分束器、45°旋光片、磁光晶体、第二PBS分束器、出光光阑、扩束准直输出光学系统，其中，磁光晶体周侧设有磁铁，第一PBS分束器和第二PBS分束器之间设有回返光偏折装置；本方案采用对使用激光低吸收系数材料组成，减少对激光的吸收，降低热透镜及热致双折射的影响，提高了光纤激光器输出的光束质量及高功率下的隔离度；设置于第一、第二PBS分束器之间的回返光偏折装置，在不影响正向通光的情况下，将带有一定角度且不被入光光阑和出光光阑阻挡的回返光偏折至偏离入光光阑通光区域外，避免耦合到光纤内部而对激光器造成损伤，实现全角度工作的效果。

技术领域

本实用新型涉及光学器件领域，尤其是一种全角度工作的光隔离器。

背景技术

在高功率激光加工领域使用的光纤激光器，其光隔离器通常使用的分束器都是由长方体的YVO4晶体制成，利用晶体的双折射原理将入射光偏振分束和合束，再通过法拉第旋转器及旋转晶体的作用实现正向通光与反向隔离，如图1。一般都需要10mm以上长度的YVO4晶体才能将入射光分成两束分离的线偏振光，且YVO4晶体对激光有一定的吸收，吸收率一般为5000~10000ppm/cm，在高功率使用下，晶体吸收发热，产生热效应影响输出光束的质量，热致双折射会降低隔离度，限制了高功率激光加工的应用。

现在的光纤激光器在高反射材料打标时，会出现某一个小角度反射的光仍然可以通过隔离器耦合到光纤，引起打标异常。如图2所示的虚线o光和图3所示的e光均会通过光阑进入光纤，造成该状态下的隔离度底。这部分回返光会造成光纤激光器的输出功率不稳，严重的会损伤光纤激光器。而采用YVO4作为分束器，两束偏振垂直的回返光平行输出，如图2所示和图3所示，绝大部分角度的回返光可以被入光光阑112光阑阻挡，但某一特定角度的回返光仍然可以通过入光光阑112耦合进光纤无法隔离。现有解决方案是采用加大分光光束之间的间距，配合出光光阑和入光光阑，使回返光无法返回光纤准直器。但加大分光光束之间的间距，意味着需要加长YVO4分束器的长度，同时所有晶体的通光面积均需要加大，其结果是随着晶体对激光的吸收更严重，导致输出光束质量变差，隔离度降低，此外，磁铁以及其他晶体的体积也要相应的加大，这样产品的成本也大大增加。

发明内容

针对现有技术的情况，本实用新型的目的在于提供一种利用低吸收率材料制作的PBS来替代YVO4，降低热透镜及热致双折射的影响，提高了光纤激光器输出的光束质量及高功率下的隔离度的全角度工作的光隔离器。

为了实现上述的技术目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种全角度工作的光隔离器,其包括依序设置的输入光纤准直器、入光光阑、第一PBS分束器、45°旋光片、磁光晶体、第二PBS分束器、出光光阑、扩束准直输出光学系统，其中，所述的磁光晶体周侧设有磁铁，所述的第一PBS分束器和第二PBS分束器之间设有回返光偏折装置；

当光信号经由输入光纤准直器后，通过入光光阑进入到第一PBS分束器中并被第一PBS分束器分成P光和S光，然后P光和S光再依序经过45°旋光片和磁光晶体后，两束光的偏振态发生转变，其中，P光旋转成为S光，S光旋转成为P光，继而再射入第二PBS分束器后，合为一束，最终通过出光光阑的通光孔进入到扩束准直输出光学系统并输出；

当光信号从出光光阑反向射入形成回返光时，被第二PBS分束器分为P光和S光，其中，P光和/或S光被回返光偏折装置偏折至偏离入射光阑的通光孔或透过回返光偏折装置被第一PBS分束器引导至偏离入射光阑的通光孔。

进一步，所述的第一PBS分束器和第二PBS分束器均为对激光低吸收系数的材料组成。

进一步，所述第一PBS分束器和第二PBS分束器均为两片参数相同的PBS光胶而成，且光胶后的PBS的两偏振膜互相平行。