專利名稱：高功率光纖隔離器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光纖隔離器，具體涉及一種可以承載高功率激光輸入輸出 的光纖隔離器。
背景技術(shù)：
隨著高功率光纖激光器的發(fā)展，光路中出現(xiàn)的反射光隔離已成為一個(gè)必須 解決的重要問(wèn)題。高功率光纖隔離器就是一種只允許光線沿光路正向傳輸、且 能經(jīng)受高功率的非互易無(wú)源器件，它的作用是防止光路中由于各種原因產(chǎn)生的 后向傳輸光對(duì)光源以及光路系統(tǒng)產(chǎn)生不良影響。在高功率半導(dǎo)體激光器和光傳 輸系統(tǒng)之間安裝一個(gè)高功率光纖隔離器，可以在很大程度上減少反射光對(duì)光源 的光譜輸出功率穩(wěn)定性產(chǎn)生的不良影響。在應(yīng)用高能信號(hào)、高速直接調(diào)制、直 接檢測(cè)光纖通信系統(tǒng)中，后向傳輸光會(huì)產(chǎn)生附加噪聲，使系統(tǒng)的性能劣化，這 需要高功率光纖隔離器來(lái)消除。在高功率光纖放大器中的摻雜光纖的兩端裝上 高功率光纖隔離器，可以避免后向反射光將進(jìn)入信號(hào)源中引起信號(hào)源的劇烈波 動(dòng)，可以提高高功率光纖放大器的工作穩(wěn)定性。高功率光纖隔離器目前己經(jīng)成 為制約高功率光纖激光器向更高功率發(fā)展的瓶頸技術(shù)之一。
目前采用摻鐿的雙包層光纖和以雙包層光纖為基礎(chǔ)的包層泵浦技術(shù)，實(shí)現(xiàn) 了高功率光纖激光器的重大技術(shù)突破。雙包層光纖比常規(guī)光纖增加了一個(gè)內(nèi)包 層，其纖芯一般摻有稀土離子，是單模激光的傳輸波導(dǎo)。現(xiàn)有的高功率光纖激
光器多為1064nm波段附近輸出，其應(yīng)用的高功率光纖隔離器也需要在1064nm 波段附近具有較高的激光承載功率閾值、較高的隔離度和較低的插損。
在光纖通信系統(tǒng)中應(yīng)用的光纖器件，其可經(jīng)受光功率通常在500mw以下， 這些光纖器件稱之為低功率器件。對(duì)于光纖器件而言，能夠承載500mw以上的 光功率，稱之為高功率器件。目前常用的通信窗口波段為1550nm和1310nm，系 統(tǒng)中應(yīng)用的光纖隔離器也是對(duì)應(yīng)于這兩個(gè)波段而設(shè)計(jì)制造的。這類光纖隔離器 應(yīng)用的核心元件是釔鐵石榴石(YIG)晶體，在1550nm和1310nm波段具有較好 的透過(guò)率，但是在1064nm波段附近具有較大的吸收，透過(guò)率低，不能承載高功率，因此無(wú)法應(yīng)用在1064nm波段附近的高功率光纖激光器中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可以承載高功率激光輸入輸出的光纖隔離器， 其解決了背景技術(shù)中現(xiàn)有高功率隔離器無(wú)法應(yīng)用在1064nm波段附近的技術(shù)問(wèn)題。
本發(fā)明核心元件采用法拉第光旋轉(zhuǎn)器，它由磁光材料、磁體及調(diào)整機(jī)構(gòu)等 幾個(gè)主要部分構(gòu)成。在可見(jiàn)光及近紅外波段的磁光材料是TGG晶體(Terbium Gallium Garnet，鋱鎵石榴石)、摻鋱玻璃等，它們都具有較高的維爾德常數(shù)和 透過(guò)率，以及良好的機(jī)械、物理、光學(xué)性能。
本發(fā)明的技術(shù)方案是
一種高功率光纖隔離器，包括一核心部件及對(duì)稱設(shè)置于該核心部件兩端并 依次排列的第一半波片4、第一偏振位移片3、第一耦合透鏡2、第一雙包層光 纖頭1與第二半波片6、第二偏振位移片7、第二耦合透鏡8、第二雙包層光纖 頭9，所述第一半波片4與第二半波片6分別相鄰所述核心部件，其特殊之處在 于所述核心部件為法拉第光旋轉(zhuǎn)器5，該法拉第光旋轉(zhuǎn)器5包括磁光晶體TGG、 磁體及調(diào)整機(jī)構(gòu)等。
上述第一雙包層光纖頭1和第二雙包層光纖頭9均由雙包層光纖001、毛細(xì) 管002和粘接劑003構(gòu)成，所述粘接劑003固定設(shè)置于毛細(xì)管002中的雙包層 光纖OOl和毛細(xì)管002，所述毛細(xì)管002和雙包層光纖001表面為同一平面，具 有一定斜角并鍍制耐高功率減反射膜。
上述第一偏振位移片3和第一半波片4膠合在一起，所述第一半波片4的 截面積為第一偏振位移片3的二分之一。
上述第一偏振位移片3與第一半波片4之間的光軸夾角是22. 5° 。
上述第二偏振位移片7和第二半波片6膠合在一起，所述第二半波片6的 截面積為第二偏振位移片7的二分之一。
上述第二偏振位移片7與第二半波片6之間的光軸夾角是22. 5° 。
上述TGG晶體與第一偏振位移片3之間的光軸夾角是22.5。；與第二偏振 位移片7之間的光軸夾角是90。。
上述第一耦合透鏡2與第二耦合透鏡8均采用柱透鏡或者非球面透鏡，并在透鏡表面鍍制可承載高功率的減反射膜。
上述第一偏振位移片3和第二偏振位移片7的走離平面平行，走離量相同，
走離方向相同。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于
本發(fā)明采用雙包層光纖作為輸入輸出光纖，光纖的模場(chǎng)面積較普通單模光 纖提高了10倍以上，纖芯的功率密度大為降低，有效的擬制了高功率激光產(chǎn)生
的熱光問(wèn)題。
本發(fā)明采用TGG晶體，在1064nm波段附近該晶體具有大的磁光常數(shù)、低的 光損失、高熱導(dǎo)性和高激光損傷閾值。


圖1為本發(fā)明雙包層光纖頭結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明具體實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本發(fā)明實(shí)施例原理圖。 附圖標(biāo)記
l一第一雙包層光纖頭；2—第一耦合透鏡；3—第一偏振位移片；4一第一 半波片；5—法拉第光旋轉(zhuǎn)器；6—第二半波片；7—第二偏振位移片；8—第二 耦合透鏡；9一第二雙包層光纖頭；001—雙包層光纖；002—毛細(xì)管；003—粘接劑。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明由從左至右依次包括第一雙包層光纖頭l、第一耦合透鏡2、第一偏 振位移片3、第一半波片4、法拉第光旋轉(zhuǎn)器5、第二半波片6、第二偏振位移 片7、第二耦合透鏡8和第二雙包層光纖頭9組成。其中第一偏振位移片3和 第二偏振位移片7的走離平面平行，走離量相同，走離方向相同；第一偏振位
移片3與第一半波片4之間的光軸夾角是22.5。，第二偏振位移片7與第二半 波片6之間的光軸夾角是22.5。，第一偏振位移片3與TGG晶體之間的光軸夾 角是45° ，與第二偏振位移片7之間的光軸夾角是90。。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)高功率激光隔離的高功率激光進(jìn)入雙包層光纖001中， 經(jīng)第一耦合透鏡2準(zhǔn)直變?yōu)槠叫泄?，平行光進(jìn)入第一偏振位移片3分為o光和e 光;o光沿原方向進(jìn)入半波片4中偏振態(tài)順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)45° ，進(jìn)入法拉第旋
5光器5中，o光經(jīng)過(guò)法拉第旋光器5后偏振態(tài)順時(shí)針?lè)较蛟傩D(zhuǎn)45° ，變?yōu)閑 光，直接進(jìn)入第二偏振位移片7中；e光經(jīng)第一偏振位移片3發(fā)生折射沿Y軸正 向偏離距離L，直接進(jìn)入法拉第旋光器5中，e光經(jīng)過(guò)法拉第旋光器5后，偏振 態(tài)沿順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)45。，進(jìn)入第二半波片6中，偏振態(tài)再沿順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn) 45° ，變?yōu)閛光，進(jìn)入第二偏振位移片7中；這樣e光經(jīng)第二偏振位移片7發(fā) 生折射沿Y軸正向偏離距離L，與o光匯合，經(jīng)第二耦合透鏡8聚焦到第二雙包 層光纖9中，實(shí)現(xiàn)正向光的傳輸。當(dāng)光由第二雙包層光纖頭9反向進(jìn)入時(shí)，經(jīng) 第二耦合透鏡8變?yōu)槠叫泄?，平行光進(jìn)入第二偏振位移片7中分為o光和e光； o光沿原方向進(jìn)入第二半波片6中偏振態(tài)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)45° ，進(jìn)入法拉第旋光器5 中，因?yàn)榉ɡ谛馄鞯姆腔ヒ仔?，o光經(jīng)過(guò)法拉第旋光器5后偏振態(tài)仍然順時(shí) 針旋轉(zhuǎn)45° ， o光進(jìn)入第一偏振位移片3中，沿原方向偏離Y軸正方向L距離 出射，無(wú)法進(jìn)入第一耦合透鏡2的有效孔徑中，進(jìn)而無(wú)法進(jìn)入雙包層光纖001 中，從而實(shí)現(xiàn)了o光的隔離；e光進(jìn)入第二偏振位移片7后發(fā)生折射沿Y軸負(fù)向 偏離距離L，進(jìn)入法拉第旋光器5中，因?yàn)榉ɡ谛馄鞯姆腔ヒ仔裕琫光經(jīng)過(guò) 法拉第旋光器5后偏振態(tài)也順時(shí)針旋轉(zhuǎn)45。，進(jìn)入第一半波片4中，偏振態(tài)逆 時(shí)針旋轉(zhuǎn)45。，再進(jìn)入第一偏振位移片3后，又發(fā)生折射沿Y軸負(fù)向偏離距離 L出射，無(wú)法進(jìn)入第一耦合透鏡2的有效孔徑中，進(jìn)而無(wú)法進(jìn)入雙包層光纖001 中，從而實(shí)現(xiàn)了 e光的隔離。這樣反向光因?yàn)檫M(jìn)入雙包層光001中，而實(shí)現(xiàn)了 反向光的隔離。
權(quán)利要求
1.一種高功率光纖隔離器，包括一核心部件及對(duì)稱設(shè)置于該核心部件兩端并依次排列的第一半波片(4)、第一偏振位移片(3)、第一耦合透鏡(2)、第一雙包層光纖頭(1)與第二半波片(6)、第二偏振位移片(7)、第二耦合透鏡(8)、第二雙包層光纖頭(9)，所述第一半波片(4)與第二半波片(6)分別相鄰所述核心部件，其特征在于所述核心部件為法拉第光旋轉(zhuǎn)器(5)，該法拉第光旋轉(zhuǎn)器(5)包括磁光晶體TGG和磁體。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述高功率光纖隔離器，其特征在于所述第一雙包層光 纖頭(1)和第二雙包層光纖頭(9)均由雙包層光纖(001)、毛細(xì)管(002)和 粘接劑(003)構(gòu)成，所述粘接劑(003)固定設(shè)置于毛細(xì)管(002)中的雙包層 光纖(001)和毛細(xì)管(002)，所述毛細(xì)管(002)和雙包層光纖(001)表面為 同一平面，具有一定斜角并鍍制耐高功率減反射膜。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述高功率光纖隔離器，其特征在于所述第一偏振位移 片(3)和第一半波片(4)膠合在一起，所述第一半波片(4)的截面積為第一 偏振位移片(3)的二分之一。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述高功率光纖隔離器，其特征在于所述第一偏振位移片(3)與第一半波片(4)之間的光軸夾角是22.5。。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述高功率光纖隔離器，其特征在于所述第二偏振位移 片(7)和第二半波片(6)膠合在一起，所述第二半波片(6)的截面積為第二偏振位移片(7)的二分之一。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述高功率光纖隔離器，其特征在于所述第二偏振位移片(7)與第二半波片(6)之間的光軸夾角是22.5。。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述高功率光纖隔離器，其特征在于所述TGG晶體與第 一偏振位移片(3)之間的光軸夾角是22.5° ;與第二偏振位移片(7)之間的光軸夾角是90。。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1 7任一所述高功率光纖隔離器，其特征在于所述第一耦合透鏡(2)與第二耦合透鏡(8)均采用柱透鏡或者非球面透鏡，并在透鏡表 面鍍制可承載高功率的減反射膜。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述高功率光纖隔離器，其特征在于所述第一偏振位移片(3)和第二偏振位移片(7)的走離平面平行，走離量相同，走離方向相同。
全文摘要
一種高功率光纖隔離器，包括一核心部件及對(duì)稱設(shè)置于該核心部件兩端并依次排列的第一半波片(4)、第一偏振位移片(3)、第一耦合透鏡(2)、第一雙包層光纖頭(1)與第二半波片(6)、第二偏振位移片(7)、第二耦合透鏡(8)、第二雙包層光纖頭(9)，所述第一半波片(4)與第二半波片(6)分別相鄰所述核心部件，所述核心部件為法拉第光旋轉(zhuǎn)器(5)，該法拉第光旋轉(zhuǎn)器(5)包括磁光晶體TGG和磁體。其解決了背景技術(shù)中現(xiàn)有高功率隔離器無(wú)法應(yīng)用在1064nm波段附近的技術(shù)問(wèn)題。本發(fā)明采用TGG晶體，在1064nm波段附近該晶體具有大的磁光常數(shù)、低的光損失、高熱導(dǎo)性和高激光損傷閾值。
文檔編號(hào)G02F1/095GK101655612SQ20081015069
公開(kāi)日2010年2月24日 申請(qǐng)日期2008年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月21日
發(fā)明者張文松, 衛(wèi) 趙 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所