[发明专利]一种用于大功率激光的光隔离方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于大功率激光的光隔离方法，属于强激光技术领域。

背景技术

光隔离器在工业，科研应用越来越广泛。通常光隔离可根据法拉第效应来实现，如图1所示。但是这类光隔离对光束的波长和功率都有一定的限制，对于大功率光隔离，特殊波长的光隔离，目前还没有有效的方法。

发明内容

本发明的目的是为了实现大功率光隔离的问题，提出一种用于大功率激光的光隔离方法，利用光栅来实现大功率激光光隔离。

一种用于大功率激光的光隔离方法，具体步骤如下：

步骤一，将激光源、准直透镜、半波片依次排列，激光源与准直透镜、半波片同光轴。

步骤二，根据衍射方程的一级衍射条件:

d(sinα-sinβ)＝λ         (1)

其中d是光栅刻线间距，λ为激光源发出的激光束波长，α为激光束到光栅的入射角度，β为激光束经光栅后的衍射角度。确定光栅刻线间距d，制作光栅。α和β根据光隔离任务的具体角度要求计算得出。

所述光栅为大功率衍射型反射光栅，其承受功率要求在10000W及以上，其背面连接压电陶瓷。压电陶瓷能实现对光栅倾斜角度的微控。

步骤三，将步骤二制作的光栅排列到半波片之后，光轴穿过光栅的中心，光栅法线与光轴间的夹角大小为α。

步骤四，激光源发出激光束，透过准直透镜、半波片，入射到光栅上。压电陶瓷驱动光栅，实现对光栅的角度扫描并对光栅与光轴间的夹角大小进行微调，使得入射激光完全按照一级衍射输出，实现大功率激光的光隔离。

步骤五，在步骤四的出射光方向上放置一个平面镜对其进行反射，调整平面镜角度，使得光反馈再次经过光栅并发生一级衍射，其一级衍射光与原入射激光不相向。从而验证大功率激光已实现光隔离。

有益效果

通过光栅衍射可在任何入射波长范围内实现对最高10000w的大功率激光的光隔离，能实现特殊波长激光光隔离，并实现高的隔离效率，且能调节简单。利用大功率光栅来实现大功率激光光隔离，对光束的波长和功率比传统的法拉第效应隔离器有很大的提升。该设计操作简单，稳定，具有很强的实用价值。

附图说明

图1为背景技术中使用法拉第效应实现光隔离示意图；

图2为本发明提出的使用光栅实现光隔离的原理图；

图3为具体实施方式中装置实施例的俯视图；

标号说明：a-入射光纤，b-入射GRIN，c-起偏器，d-法拉第旋转器，e-检偏器，f-出射GRIN，g-出射光纤，B-磁场，1-半导体制冷器，2-光纤激光器，3-非球面准直透镜调整架，4-非球面准直透镜AL，5-光束，6-衍射光栅，7-调节架动板，8-压电陶瓷，用于整体调谐，9-微调螺钉，10-输出光束，11-调节架定板，12-HWP半波片，13-HWP半波片调整架。

具体实施方式

本发明的技术原理如图2所示，通过激光源、准直透镜AL、半波片、光栅GT实现光隔离。

本实施方式给出装置实例如图3所示，包括半导体制冷器1，光纤激光器2，非球面准直透镜调整架3，非球面准直透镜4，衍射光栅6，调节架动板7，调节架压电陶瓷8，微调螺钉9，调节架定板11，半波片12。

半导体制冷器1与光纤激光器2连接，对光纤激光器2进行控温。非球面准直透镜4安装在非球面准直透镜调整架3上，光纤激光器2与非球面准直透镜4，半波片12同光轴。

衍射光栅6固定在调节架动板7上，压电陶瓷8粘贴在调节架动板7上，通过调节架动板7驱动衍射光栅6。调节架动板7与调节架定板11相连，微调螺钉9安装在调节架定板11上，用于整体调整动板7。

衍射光栅6是定制的高损伤阈值的特制光栅，可承载10000w光功率。

功率5000W波长为1000nm的光纤激光器2发出的激光光束，经过焦距为4mm，数值孔径为0.6的非球面准直透镜4准直后，以25°入射角入射到刻线密度为2400g/mm、刻线面积大小为100mmX 100mm、厚度为60mm的衍射光栅6上，满足一级衍射方程，一级衍射后输出光束10，此时的输出光束具有最大的衍射效率。

该衍射光栅6通过压电陶瓷8作慢速大范围粗调，实现角度扫描。压电陶瓷8粘接在调节架动板7上，通过微调螺钉9改变角度。在改变角度的过程中，固定在调节架动板7上的光栅6随着调节架动板7一起旋转，实现光隔离输出。