[发明专利]多功能高功率保偏光纤隔离器

说明书

技术领域

本发明新型涉及一种光纤隔离器，具体涉及一种可以承载高功率输 入输出的多功能保偏光纤隔离器。其从源头上解决了现有高功率隔离器 热稳定性差，且增加了监测端口可在不破坏全光纤封闭性的情况下实时 监测输入光偏振特性、波长及返回光的功率。若经二次开发，可用于全 光纤高功率放大器的智能监控和保护系统的搭建。

技术背景

在光纤通信、光信息处理和全光纤级联放大系统中，激光源的稳定 性是至关重要的。但系统中光纤和各功能元件以及它们的连接处会遇到 很多介质不均匀的情况如光学界面，从而会产生不同程度散射和反射， 形成反向光，这些反向光会严重干扰激光器的正常输出，影响激光器的 工作稳定性。为了抑制反向光的不良影响，提高激光源的稳定性，采用 一种非互易无源器件光隔离器，能够正向通光反向阻光，从而避免上述 种种不利影响，提高系统的可靠性。目前常用的光隔离器有两大类。一 类与偏振有关，即光隔离器的插入损耗(或称正向损耗)与入射光的偏振 方向有关。另一类与偏振无关，即器件的插入损耗不随入射光偏振方向 而变化。

高功率光纤隔离器目前已经成为制约高功率光纤激光器向更高功率 发展的瓶颈之一。对光隔离器的要求是正向损耗低、隔离度高、器件体 积和温度漂移小等。随着高功率光纤激光器的发展，高功率隔离器的热 稳定性的提升成为一个至关重要的问题。若温度漂移没有很好的解决， 各光学组件的相对位置会因胶体的热胀冷缩发生漂移从而影响隔离器的 整体性能，如正向损耗、隔离度等。目前隔离器所使用的第一双折射晶 体常为普通结构的双折射晶体如格兰棱镜，其发生全反射的光均以不规 则角度射在器壁上任其发热而不利用，在高功率情况下发热严重。目前 隔离器在解决温度漂移方面的传统方法即增大散热面积、使用冷却块。 但这种方法并没有从源头解决隔离器的散热问题，且常伴随着器件体积 大、需专门对其散热的弊端。

在全光纤实验中观察隔离器的输出功率至关重要，但由于全光纤系 统的封闭性，在观察输出功率时难以同时观察输入光的波长和偏振度、 返回光功率和波长。若想观察输入光的偏振度，则只有外置偏振分光镜 等；若想观察波长还需分光片等，以上所述装置均复杂，且破坏了全光 纤系统的封闭性。例如处于全光纤系统中的保偏隔离器，很难监测其输 入光的偏振特性而不破坏系统的封闭性，而输入光的偏振度是否良好又 直接影响了输出光功率的稳定性。现在亦无好的方法观察回光功率及波 长，但监测回光功率和波长却对整个光纤系统的安全至关重要。特别是 在全光纤级联放大器中，易产生如受激布里渊散射(SBS)和自发辐射放大 (ASE)等效应，后级放大中回光功率过高或波长不在隔离器工作范围之 内，回光的反向放大将对前级放大器产生灾难性的影响，回光的难以监 测使得整个级联放大器具有很大的安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种多功能高功 率保偏光纤隔离器，该保偏光纤隔离器既可承载高功率输入输出，又具 有多功能的特点。高功率隔离器的热稳定性好，增加了监测端口可在不 破坏全光纤封闭性的情况下实时监测输入光偏振特性、波长及返回光的 功率和波长。

本发明的具体技术解决方案如下：

一种多功能高功率保偏光纤隔离器，特点在于其构成是：沿光的输 入方向依次是第一光纤准直系统、双窗90°分束偏光镜、法拉第光旋转 器、双折射晶体、第二光纤准直系统，所述的第二光纤准直系统呈反向 放置，所述的双窗90°分束偏光镜的光轴和双折射晶体的光轴之间的夹 角为45°，在所述的双窗90°分束偏光镜两侧的双窗出射处分别反置第 三光纤准直系统和第四光纤准直系统。

所述的第一、第二、第三、第四光纤准直系统是由光纤，毛细管， 固套管和准直透镜构成，所述的光纤用毛细管包裹后，所述的光纤的光 纤头和毛细管的端面被磨抛成具有8°的同一斜面并镀上可承受高功率 的增透膜，所述的光纤头位于所述的准直透镜的焦点，最后用所述的固 套管套固。

所述的第一光纤准直系统和第二光纤准直系统中的光纤为保偏单包 层光纤，或保偏双包层光纤。

所述的第三光纤准直系统和第四光纤准直系统中的光纤为多模传能 光纤。

所述的双窗90°分束偏光镜是由天然冰洲石晶体材料制作，属格兰 型设计，空气隙结构，o，e两种振动的光束相互垂直输出，e光不偏折， o光与输出通光面不垂直。

所述的双折射晶体采用的是格兰棱镜。