[发明专利]可调磁场的磁铁旋光组件及光隔离器

说明书

技术领域

本发明涉及激光器领域，尤其涉及一种可调磁场的磁铁旋光组件及光隔离器。

背景技术

隔离器是大规模适用于高功率激光器的输出端的光学器件，其有效避免了激光束加工表面返回光束对激光器的影响。在隔离器设计中，通常通过强磁铁与法拉第器件组合产生特定的转角使得光束反向传播时损耗较大，即高隔离度。这里主要利用了法拉第器件在特定磁场下能使得光束的光矢量方向发生一定的角度旋转。通常使用以下公式表征这种特性：θ＝VBL，其中V为维尔德常数，B为磁感强度，L为法拉第晶体长度，θ为长度L的法拉第晶体在磁感强度B下的光矢量所产生的旋转角度。隔离器的隔离度指标需要法拉第转角准确才能达到较高的隔离度。

但现有隔离器中最常规的磁铁结构是通过多块相同的磁环径向固定，再根据磁场的强度设计合适的法拉第器件长度实现一定的转角，如图1A、1B所示。这种磁铁旋光组件200结构简单，是常规法拉第器件普遍通用的结构。但是此种结构磁场完全受限于磁铁牌号，因此在使用此种的磁场方案时，需要较长的法拉第器件以满足旋光角度要求。而且即使调整磁环之间的间距，磁场变化缓慢。因此，磁铁和法拉第器件210批次差别，可能导致法拉第转角差异，最终导致隔离度不能达到预期要求。

后来有厂商设计了海尔贝克阵列磁块阵列提升磁场，通过调增磁块的间距保证磁场和法拉第器件配合达到理想的旋光角度，最终实现在特定的波长的隔离度达到最优状态。如图2A、图2B所示，此种磁铁旋光组件300结构由三种磁力线方向不一的方形磁铁、导磁铁和法拉第晶体组成，通过机械结构调整上下两组磁铁的距离使得法拉第器件310所在位置的磁场明显发生变化。

所述磁铁旋光组件的磁场强度较大，而且易于加工。但是此种结构会由于法拉第晶体的厚度使得上下两个磁铁组件间距增大，此时法拉第晶体前后部分不能被磁铁所包围，磁场减弱。为了保证同样的旋光角度，会通过法拉第器件长度增加来达成，使得成本大幅上升。

综上可知，现有技术在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。

发明内容

针对上述的缺陷，本发明的目的在于提供一种可调磁场的磁铁旋光组件及其光隔离器，目的在于实现磁场强度的调整，节约成本。

为了实现上述目的，本发明提供一种可调磁场的磁铁旋光组件，包括：至少一组磁环阵列，所述磁环阵列包括第一磁环、第二磁环及第三磁环，所述磁环阵列中的所述第一磁环、所述第二磁环和所述第三磁环轴向叠放并固定，至少一个法拉第器件设置在所述磁环阵列的中心孔中并固定；

所述第一磁环的第一磁力线方向是从中心指向外侧的径向方向，所述第二磁环的第二磁力线方向是从左至右沿着轴向指向，所述第三磁环的第三磁力线方向是从外侧指向中心的径向方向，并通过调节所述第一磁环、所述第二磁环和所述第三磁环之间的轴向距离或上下距离实现磁场调整。

根据本发明所述的磁铁旋光组件，所述磁铁旋光组件还包括机械调节结构，所述机械调节结构调节所述第一磁环、所述第二磁环和所述第三磁环之间的轴向距离；或者所述机械调节结构调节所述磁环阵列沿着直径分离得到的两组磁铁旋光组件之间的上下距离。

根据本发明所述的磁铁旋光组件，所述两组磁铁旋光组件的所述第一磁环与所述第三磁环的半环包括两片磁铁片，所述第二磁环包括两个分开的半环。

根据本发明所述的磁铁旋光组件，所述磁环阵列为海尔贝克磁环阵列。

根据本发明所述的磁铁旋光组件，所述第一磁环与所述第三磁环包括至少一片磁铁片；和/或

所述第一磁环与所述第三磁环的所述磁铁片为伞形。

根据本发明所述的磁铁旋光组件，所述法拉第器件包括单一的旋光晶体或多个旋光器件，所述光束单次或多次通过所述法拉第器件后实现预设的旋转角度。

根据本发明所述的磁铁旋光组件，所述法拉第器件与所述磁环阵列的所述中心孔形状相匹配；和/或

所述中心孔的形状包括圆形或方形。

根据本发明所述的磁铁旋光组件，所述磁环阵列与外部的导磁体固定。

根据本发明所述的磁铁旋光组件，所述第一磁环、所述第三磁环的所述磁铁片粘接固定，所述磁环阵列与所述导磁体粘接固定。

本发明还提供一种包括如上述所述磁铁旋光组件的光隔离器。

本发明通过本发明通过设计三个不同特性的磁铁旋光组件形成海尔贝克磁环阵列以实现更高的磁场强度，通过调节磁铁的轴向距离或者上下距离实现磁场的调整，节约成本，保证理想的旋光角度。

附图说明

图1A和图1B是现有技术的磁铁旋光组件的示意图；