【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无源光学器件领域，具体涉及一种光隔离器。
技术介绍
1、光隔离器是一种无源光学器件，允许光在一个方向通过并阻止光在反方向通过。它是高功率激光系统中的关键元件，用于阻挡系统回光，防止其对光源造成损伤。随着激光器功率的不断提高，光隔离器的承载功率要求也在不断增加。
2、目前的光隔离器主要基于法拉第效应，通过在磁场作用下使偏振光的偏振方向发生非互易性的旋转来实现单向光传输。光隔离器通常由起偏器、法拉第旋转器和检偏器等组件构成。
3、目前的光隔离器的核心组件法拉第旋转器在高功率激光作用下容易产生热效应，特别是热致双折射效应导致其性能下降。此外，传统光隔离器的结构设计在高功率条件下可能不足以承受激光的高强度，导致器件损坏或寿命缩短。因此，现有光隔离器在高功率激光系统中的应用受到限制，难以满足不断增长的高功率激光需求。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种光隔离器，以解决现有的光隔离器在高功率环境下受热致双折射效应的影响导致隔离度降低的问题，从而提高光隔离器的隔离度。
2、实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种光隔离器，包括第一准直器、第二准直器、第一旋光组件、第二旋光组件、第一偏振分光镜、第二偏振分光镜、第三偏振分光镜、第四偏振分光镜和外壳；其中第一准直器、第二准直器、第一旋光组件、第二旋光组件、第一偏振分光镜、第二偏振分光镜、第三偏振分光镜和第四偏振分光镜均设置在外壳内；沿第一光轴依次设置第一准直器、第一偏振分光镜、第一旋光组件
3、光隔离器的隔离度iso满足下式：
4、
5、其中，α是磁光晶体的吸光系数，κ是磁光晶体的导热系数，l是光在磁光晶体的长度，ζ是磁光晶体的光学各向异性参数，q是磁光晶体的热光系数，λ是入射光波长，p0是入射光功率，f是磁场不均匀度，a1与a2均为系数。
6、本专利技术与现有技术相比，其显著优点在于：
7、所述光隔离器包括高磁感应强度的永磁体，减小磁光晶体长度从而减小磁光晶体存在的热致双折射效应，并且包括额外的磁光晶体和石英旋光片用于补偿磁光晶体存在的热致双折射效应，在高功率激光入射时的隔离度，从而提高光隔离器的承载功率，同时现有的光隔离器通常使用偏振分光棱镜或分光平板，本专利技术使用偏振分光镜更利于集成，从而降低体积。
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1.一种光隔离器，其特征在于：包括第一准直器(1)、第二准直器(2)、第一旋光组件(3)、第二旋光组件(4)、第一偏振分光镜(5)、第二偏振分光镜(6)、第三偏振分光镜(7)、第四偏振分光镜(8)和外壳(9)；其中第一准直器(1)、第二准直器(2)、第一旋光组件(3)、第二旋光组件(4)、第一偏振分光镜(5)、第二偏振分光镜(6)、第三偏振分光镜(7)和第四偏振分光镜(8)均设置在外壳(9)内；沿第一光轴依次设置第一准直器(1)、第一偏振分光镜(5)、第一旋光组件(3)和第二偏振分光镜(6)；沿第二光轴依次设置第三偏振分光镜(7)、第二旋光组件(4)、第四偏振分光镜(8)和第二准直器(2)；所述第一光轴与第二光轴平行；所述第三偏振分光镜(7)位于第一偏振分光镜(5)的反射光路；所述第四偏振分光镜(8)位于第二偏振分光镜(6)的反射光路。
2.根据权利要求1所述的光隔离器，其特征在于：第一旋光组件(3)包括第一λ/2波片(35)和第一法拉第旋光器(30)；所述第一法拉第旋光器(30)包括第一磁光晶体(31)、第二磁光晶体(32)、第一石英旋光片(33)和第一永磁体(34
3.根据权利要求2所述的光隔离器，其特征在于：第一永磁体(34)与第二永磁体(44)相同；所述永磁体包括第一环形磁铁(11)、第二环形磁铁(12)、第三环形磁铁(13)、导磁体套筒(14)和永磁体外壳(15)；第一环形磁铁(11)、第二环形磁铁(12)、第三环形磁铁(13)共轴依次设置在导磁体套筒(14)内，永磁体外壳(15)套在导磁体套筒(14)外。
4.根据权利要求3所述的光隔离器，其特征在于：第一环形磁铁(11)自外向内垂直轴线方向充磁；第二环形磁铁(12)沿轴线由第三环形磁铁(13)向第一环形磁铁(11)方向充磁，第三环形磁铁(13)自内向外垂直轴线方向充磁；导磁体套筒(14)采用纯铁材料，能够有效防止退磁，永磁体外壳(15)采用铜材料，能够有效导热。
5.根据权利要求4所述的光隔离器，其特征在于：正向入射的偏振无关光束经过第一准直器(1)扩束准直，经过第一偏振分光镜(5)后被分束成两束偏振方向互相垂直的第一垂直偏振光和第一水平偏振光，其中第一垂直偏振光沿入射方向继续传播，水平偏振光以45°角被反射，即第一垂直偏振光出射方向与第一水平偏振光成90°角，被反射的第一水平偏振光传播到第三偏振分光镜(7)处再次以45°角被反射；随后第一垂直偏振光依次通过所述第一λ/2波片34、第一磁光晶体(31)、第一石英旋光片(33)和第二磁光晶体(32)后，偏振光偏振方向沿顺时针旋转90°变成第二水平偏振光；其中所述第一λ/2波片34使偏振光沿顺时针旋转67.5°，第一磁光晶体(31)使偏振光偏振方向沿逆时针旋转22.5°，第一石英旋光片(33)使偏振光偏振方向沿顺时针旋转67.5°，第四磁光晶体(32)使偏振光沿逆时针旋转22.5°；第一水平偏振光依次通过第二λ/2波片(45)后、第三磁光晶体(41)、第二石英旋光片(43)和第四磁光晶体(42)后，光偏振方向沿顺时针旋转90°变成第二垂直偏振光；其中所述第二λ/2波片(45)使偏振光沿顺时针旋转67.5°，第三磁光晶体(41)使偏振光偏振方向沿逆时针旋转22.5°，第二石英旋光片(43)使偏振光偏振方向沿顺时针旋转67.5°，第四磁光晶体(42)使偏振光沿逆时针旋转22.5°；此时第二水平偏振光以45°角依次被第二偏振分光镜(6)和第四偏振分光镜(8)反射，第二垂直偏振光经过第四偏振分光镜(8)后以原方向传播；第二垂直偏振光和第二水平偏振光在经过第四偏振分光镜(8)后被合束为一束偏振无关光束，经过第二准直镜2耦合到光纤输出；
6.根据权利要求5所述的光隔离器，其特征在于：光隔离器的隔离度iso满足下式：
7.根据权利要求6所述的光隔离器，其特征在于，A1满足下式：
8.根据权利要求6所述的光隔离器，其特征在于，A2满足下式：
...【技术特征摘要】
1.一种光隔离器，其特征在于：包括第一准直器(1)、第二准直器(2)、第一旋光组件(3)、第二旋光组件(4)、第一偏振分光镜(5)、第二偏振分光镜(6)、第三偏振分光镜(7)、第四偏振分光镜(8)和外壳(9)；其中第一准直器(1)、第二准直器(2)、第一旋光组件(3)、第二旋光组件(4)、第一偏振分光镜(5)、第二偏振分光镜(6)、第三偏振分光镜(7)和第四偏振分光镜(8)均设置在外壳(9)内；沿第一光轴依次设置第一准直器(1)、第一偏振分光镜(5)、第一旋光组件(3)和第二偏振分光镜(6)；沿第二光轴依次设置第三偏振分光镜(7)、第二旋光组件(4)、第四偏振分光镜(8)和第二准直器(2)；所述第一光轴与第二光轴平行；所述第三偏振分光镜(7)位于第一偏振分光镜(5)的反射光路；所述第四偏振分光镜(8)位于第二偏振分光镜(6)的反射光路。
2.根据权利要求1所述的光隔离器，其特征在于：第一旋光组件(3)包括第一λ/2波片(35)和第一法拉第旋光器(30)；所述第一法拉第旋光器(30)包括第一磁光晶体(31)、第二磁光晶体(32)、第一石英旋光片(33)和第一永磁体(34)；其中第一永磁体(34)为圆环形状，在圆环中心共第一光轴间隔设置第一磁光晶体(31)、第二磁光晶体(32)、第一石英旋光片(33)；所述第二旋光组件(4)包括第二λ/2波片(45)和第二法拉第旋光器(40)；所述第二法拉第旋光器(40)包括第三磁光晶体(41)、第四磁光晶体(42)、第二石英旋光片(43)和第二永磁体(44)；其中第二永磁体(44)为圆环形状，在圆环中心共第二光轴间隔设置第三磁光晶体(41)、第四磁光晶体(42)、第二石英旋光片(43)。
3.根据权利要求2所述的光隔离器，其特征在于：第一永磁体(34)与第二永磁体(44)相同；所述永磁体包括第一环形磁铁(11)、第二环形磁铁(12)、第三环形磁铁(13)、导磁体套筒(14)和永磁体外壳(15)；第一环形磁铁(11)、第二环形磁铁(12)、第三环形磁铁(13)共轴依次设置在导磁体套筒(14)内，永磁体外壳(15)套在导磁体套筒(14)外。
4.根据权利要求3所述的光隔离器，其特征在于：第一环形磁铁(11)自外向内垂直轴线...
【专利技术属性】
技术研发人员：沈华，刘应龙，矫岢蓉，朱浩鹏，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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