[发明专利]光纤隔离器及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及光学隔离器领域，尤其涉及一种光纤隔离器及其使用方法。

背景技术

在高功率激光器系统中，为了防止返回光返回系统内影响激光器的稳定运转甚至破坏激光器内部元器件，常需加入光隔离器，使光只能单向通过。

现有的光隔离器通过设置有旋光装置和偏振分光装置，当有强反射光返回时，通过旋光装置和偏振分光装置的配合使光线不能够原路返回至激光器中，其中光隔离器的核心部件是法拉第旋光晶体(TGG晶体)，而TGG晶体是光隔离器占据了最主要的成本，常规偏振无关光纤隔离器使用一个圆形TGG晶体，两束偏振分光均通过同一TGG晶体，在一般情况下，两束偏振分光经过一个TGG晶体，TGG晶体通光孔径的使用比例在≤10%，可见使用率很低。

对于高功率的隔离器，例如500W-1000W的高功率激光，为了降低激光损伤的风险，我们必须将准直器的光束直径设计的更大，同时更大的光束直径又要求更大的光束离（即偏振分光束之间的间距），因此需要更大孔径的TGG晶体来满足大光束和大走离的光束传输，随着TGG晶体通光孔径的增大，采购价格几乎是以平方倍的增长，同时直径增大的TGG晶体对其制造工艺的要求更大，具体是TGG晶体的材料均匀度，故普遍会影响TGG晶体消光比ER的均匀性，也会影响偏振旋转角度的一致性，旋转角度不一致会影响正向损耗和反向隔离度。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种通光孔径使用率高且隔离度高的光纤隔离器。

本发明的第二目的是提供一种通光孔径使用率高、隔离度高且高精度调试的光纤隔离器的使用方法。

为了实现本发明的第一目的，本发明提供一种光纤隔离器，其特征在于，在沿光路方向设置有准直器、第一偏振分光元件、偏振旋光元件、磁致旋光组件和第二偏振分光元件；

第一偏振分光元件用于接收准直器输出的正向输入光，第一偏振分光元件用于输出沿第一偏振分光光路传输的第一偏振分光，第一偏振分光元件用于输出沿第二偏振分光光路传输的第二偏振分光；

磁致旋光组件包括第一磁致旋光元件和第二磁致旋光元件；

第一偏振分光光路依次经过第一偏振分光元件、偏振旋光元件、第一磁致旋光元件和第二偏振分光元件；

第二偏振分光光路依次经过第一偏振分光元件、偏振旋光元件、第二磁致旋光元件和第二偏振分光元件；

第二偏振分光元件用于输出正向合束光。

由上述方案可见，通过分离设置的第一磁致旋光元件和第二磁致旋光元件，继而是偏振分光束分别通过，继而有效提高通光孔径使用率，不仅大大降低磁致旋光元件的成本，而且由于单独设置的，在实际调试使用中，相比于一根大直径的旋光晶体更加具备灵活性，继而有利于提高调试精度和隔离度。

更进一步的方案是，第一偏振分光的光斑面积为S1，第一磁致旋光元件的端面面积为S2，≤30%。

更进一步的方案是，第二偏振分光的光斑面积为S3，第二磁致旋光元件的端面面积为S4， ≤30%。

由上可见，由于单独设置的磁致旋光元件，故可以避免在一个旋光晶体内部的光束离的问题，大大提升通光孔径使用率。

更进一步的方案是，第一偏振分光元件的偏振反射面的角度大于等于45°。

由上可见，通过反射面的角度设计为大于45°，例如宽带偏振反射面等，大角度的偏振反射面有利于降低PBS偏振反射面的镀膜难度，提高反向传输光路的ER，达到提高隔离度的目的。

更进一步的方案是，准直器的光轴和第一偏振分光光路共线设置；

光纤隔离器还设置有第三偏振分光元件，第三偏振分光元件位于第一偏振分光光路上，第三偏振分光元件位于第一偏振分光元件和偏振旋光元件之间。

由上可见，第三偏振分光元件作用是为提高反向传输水平偏振分量的消光比，达到提高整体隔离度的目的。

为了实现本发明的第一目的，本发明提供一种光纤隔离器，其特征在于，在沿光路方向设置有第二偏振分光元件、磁致旋光组件、偏振旋光元件、第一偏振分光元件和准直器；

第二偏振分光元件用于接收反向输入光，第二偏振分光元件用于输出沿第一偏振分光光路传输的第一偏振分光，第二偏振分光元件用于输出沿第二偏振分光光路传输的第二偏振分光；

磁致旋光组件包括第一磁致旋光元件和第二磁致旋光元件；

第一偏振分光光路依次经过第二偏振分光元件、第一磁致旋光元件、偏振旋光元件和第一偏振分光元件；

第二偏振分光光路依次经过第二偏振分光元件、第二磁致旋光元件、偏振旋光元件和第一偏振分光元件；