一种反射式隔离器和激光器的制作方法

1.本实用新型涉及激光器件技术领域，尤其涉及一种反射式隔离器和激光器。


背景技术：

2.光隔离器是一种只允许单向光通过的无源光器件，其工作原理是基于法拉第旋转的非互易性。通过光纤回波反射的光能够被光隔离器很好的隔离。光隔离器主要利用磁光晶体的法拉第效应。光隔离器的特性是：正向插入损耗低，反向隔离度高，回波损耗高。光隔离器是允许光向一个方向通过而阻止向相反方向通过的无源器件，作用是对光的方向进行限制，使光只能单方向传输，通过光纤回波反射的光能够被光隔离器很好的隔离，提高光波传输效率。
3.在激光器进行加工时，当高能的激光束照射到那些对激光波段吸收率较低的材料或表面光洁度较高的材料时，工件会反射大量的激光能量，部分反射光会沿着原光路返回到激光器振荡腔，由于激光光束的能量密度很高，会产生大量的热量，导致激光器输出功率下降，从而致使激光器的使用寿命下降，严重时会烧毁激光器。并且现有的一些光学隔离器件仅起到隔离作用，无法起到对光的相位延时作用。


技术实现要素：

4.本实用新型实施例提供了一种反射式隔离器和激光器，在不增加器件制备成本的情况下，增加光线相位延时的次数，提高光线的相位延时的功能，保证隔离器的隔离效果。
5.第一方面，本实用新型实施例提供一种反射式隔离器，包括：防反射模块、旋光模块、反射模块和输出模块；
6.所述防反射模块的第一输出端与所述旋光模块的第一接收端耦合；所述旋光模块的第一输出端与所述反射模块的接收端耦合，所述反射模块的反射端与所述旋光模块的第二接收端耦合；所述旋光模块的第二输出端与所述防反射模块的第二接收端耦合，所述防反射模块的第二输出端与所述输出模块耦合；
7.其中，所述旋光模块用于将通过所述旋光模块的光线进行相位延时。
8.可选的，所述反射式隔离器还包括分光模块；所述分光模块的第一输入端与所述旋光模块的第一输出端耦合，所述分光模块的第一输出端与所述反射模块的接收端耦合，所述反射模块的反射端与所述分光模块的第二输入端耦合，所述分光模块的第二输出端与所述旋光模块的第二接收端耦合；
9.入射光线入射至所述防反射模块，所述防反射模块将所述入射光线分束为水平偏振光和竖直偏振光；
10.所述水平偏振光依次经过所述旋光模块透射、所述分光模块透射、所述反射模块反射、所述分光模块透射和所述旋光模块透射后转换为输出竖直偏振光，所述输出竖直偏振光经过所述输出模块输出；
11.所述竖直偏振光依次经过所述旋光模块和所述分光模块透射，所述分光模块滤除
所述竖直偏振光。
12.可选的，所述防反射模块包括双折射晶体。
13.可选的，所述防反射模块包括反光棱镜；
14.所述反光棱镜位于所述输出竖直偏振光的传输路径上，用于将所述输出竖直偏振光传输至所述输出模块。
15.可选的，所述防反射模块包括分光片和光电探测器；
16.所述分光片位于所述输出竖直偏振光的传输路径上，用于将所述输出竖直偏振光分束为第一输出竖直偏振光和第二输出竖直偏振光；
17.所述第一输出竖直偏振光传输至所述光电探测器；所述第二输出竖直偏振光传输至所述输出模块。
18.可选的，所述旋光模块包括法拉第旋转器和四分之一波片；
19.所述防反射模块的第一输出端与所述法拉第旋转器的第一接收端耦合，所述法拉第旋转器的第一输出端与所述四分之一波片的第一接收端耦合，所述四分之一波片的第一输出端与所述分光模块的第一输入端耦合；
20.所述分光模块的第二输出端与所述四分之一波片的第二接收端耦合，所述四分之一波片的第二输出端与所述法拉第旋转器的第二接收端耦合，所述法拉第旋转器的第二输出端与所述防反射模块的第二接收端耦合。
21.可选的，所述分光模块包括偏振分束镜。
22.可选的，所述反射式隔离器还包括光输入模块；
23.所述光输入模块的输出端与所述防反射模块的第一接收端耦合。
24.可选的，所述光输入模块包括准直单元。
25.第二方面，本实用新型实施例提供了一种激光器，包括第一方面任一项所述的反射式隔离器。
26.本实用新型实施例提供的一种反射式隔离器，该反射式隔离器包括防反射模块、旋光模块、反射模块和输出模块；其中，不同模块之间的耦合连接关系如下：防反射模块的第一输出端与旋光模块的第一接收端耦合；旋光模块的第一输出端与反射模块的接收端耦合，反射模块的反射端与旋光模块的第二接收端耦合；旋光模块的第二输出端与防反射模块的第二接收端耦合，防反射模块的第二输出端与输出模块耦合。进一步的，旋光模块用于将通过旋光模块的光线进行相位延时。即该耦合连接方式可以保证在隔离器内传输的光线两次通过旋光模块，在器件数量不变的情况下，即不增加器件制备成本的情况下，增加光线相位延时的次数，提高光线的相位延时的功能，保证隔离器的隔离效果。
附图说明
27.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
28.图1是本实用新型实施例提供的一种反射式隔离器的正射式光路结构示意图；
29.图2是本实用新型实施例提供的一种反射式隔离器的反射式光路结构示意图；
30.图3是本实用新型实施例提供的另一种反射式隔离器的正射式光路结构示意图；
31.图4是本实用新型实施例提供的一种激光器的结构示意图。
具体实施方式
32.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将结合本实用新型实施例中的附图，通过具体实施方式，完整地描述本实用新型的技术方案。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下获得的所有其他实施例，均落入本实用新型的保护范围之内。
33.图1是本实用新型实施例提供的一种反射式隔离器的结构示意图，参考图1所示，本实用新型实施例提供一种反射式隔离器10，该反射式隔离器10包括：防反射模块100、旋光模块200、反射模块300和输出模块400；防反射模块100的第一输出端100b与旋光模块200的第一接收端200a耦合；旋光模块200的第一输出端200b与反射模块300的接收端300a耦合，反射模块300的反射端300b与旋光模块200的第二接收端200c耦合；旋光模块200的第二输出端200d与防反射模块100的第二接收端100c耦合，防反射模100块的第二输出端100d与输出模块400耦合；其中，旋光模块200用于将通过旋光模块200的光线进行相位延时。
34.其中，反射式隔离器10为光隔离器，其作用时防止光路中由于各种原因产生的后向传输光对光源以及光路系统产生的不良影响。举例来说，在半导体激光源和光传输系统之间安装一个光隔离器，可以在很大程度上减少反射光对光源的光谱、输出功率等参数的稳定性产生不良影响。在高速直接调制、直接检测光纤通信系统中，后向传输光会产生附加噪声，使系统的性能劣化，这也需要光隔离器来消除。并且在光纤放大器中的掺杂光纤的两端装上光隔离器，可以提高光纤放大器的工作稳定性，避免后向反射光将进入信号源(激光器)中，引起信号源的剧烈波动。在相干光长距离光纤通信系统中，每隔一段距离安装一个光隔离器，可以减少受激布里渊散射引起的功率损失。因此，光隔离器在光纤通信、光信息处理系统、光纤传感以及精密光学测量系统中具有重要的作用。
35.具体的，本实用新型实施例提供的反射式隔离器10包括防反射模块100、旋光模块200、反射模块300和输出模块400，其中，参考图1所示，多个模块的耦合连接关系为：防反射模块100与旋光模块200耦合，旋光模块200耦合再与反射模块300耦合，并且防反射模块100与输出模块400耦合。通过其耦合的连接关系，实现光线在反射式隔离器10中的传输。进一步的，反射式隔离器10包括的旋光模块200可以将通过其模块的光线进行相位延时，即由于光的相位在透过具有二相性或多向性的物质时发生偏转所产生的相位的延后作用称为相位延时。
36.进一步的，反射式隔离器10中包括反射模块300，其可以将传输至反射模块300的光线进行反射，再次依次通过旋光模块200和防反射模块100，并传输至输出模块400。换句话说，本实用新型实施例提供的反射式隔离器10通过设置的反射模块300，并且基于不同模块之间的耦合连接关系，实现在反射式隔离器10中的光线存在反射式的传输，可以两次通过旋光模块200，即提高光线的相位延时的效果，进而保证反射式隔离器10的隔离效果。从而在不增加过多模块或器件的情况下，即减少制备成本的情况下，提高反射式隔离器10的相位延时功能。
37.综上，本实用新型实施例提供的反射式隔离器，不同模块之间的耦合连接关系如下：防反射模块的第一输出端与旋光模块的第一接收端耦合；旋光模块的第一输出端与反射模块的接收端耦合，反射模块的反射端与旋光模块的第二接收端耦合；旋光模块的第二输出端与防反射模块的第二接收端耦合，防反射模块的第二输出端与输出模块耦合。进一步的，旋光模块用于将通过旋光模块的光线进行相位延时。即该耦合连接方式可以保证在反射式隔离器内传输的光线两次通过旋光模块，在器件数量不变的情况下，即不增加器件制备成本的情况下，增加光线相位延时的次数，提高光线的相位延时的功能，保证反射式隔离器的隔离效果。
38.参考图1所示，反射式隔离器10还包括分光模块500；分光模块500的第一输入端500a与旋光模块200的第一输出端200b耦合，分光模块500的第一输出端500b与反射模块300的接收端300a耦合，反射模块300的反射端300a与分光模块500的第二输入端500c耦合，分光模块500的第二输出端500d与旋光模块200的第二接收端200c耦合；入射光线a入射至防反射模块100，防反射模块100将入射光线a分束为水平偏振光a1和竖直偏振光a2；水平偏振光a1依次经过旋光模块200透射、分光模块500透射、反射模块300反射、分光模块500透射和旋光模块200透射后转换为输出竖直偏振光a3，输出竖直偏振光a3经过输出模块400输出；竖直偏振光a2依次经过旋光模块200和分光模块500透射，分光模块500滤除竖直偏振光a2。
39.进一步的，反射式隔离器10还包括分光模块500，其中水平的偏振光可以在分光模块500处透射传输至下一个模块，而竖直的偏振光在分光模块500处发生90
°
的反射，即将竖直的偏振光进行反射滤除，不在反射式隔离器10中继续传输。参考图1所示，分光模块500位于旋光模块200和反射模块300之间，并且分别与旋光模块200和反射模块300耦合，保证反射式隔离器10中光线的传输。
40.具体的，参考图1所示，入射光线a通过防反射模块100进入反射式隔离器10中，并且入射光线a包括水平偏振光a1和竖直偏振光a2，防反射模块100可以将入射光线a的水平偏振光a1和竖直偏振光a2进行分束，并且分别输出至旋光模块200。
41.其中，参考图1所示，水平偏振光a1的传输路径为：经过旋光模块200透射，进行一次光线的相位延时，并且经过相位延时的水平偏振光a1再通过分光模块500的透射传输至反射模块300，反射模块300再将水平偏振光a1进行反射至分光模块500，分光模块500将水平偏振光a1透射至旋光模块200。旋光模块200再进行一次光线的相位延时的同时，改变水平偏振光a1的偏振态，形成输出竖直偏振光a3，并且输出竖直偏振光a3经过防反射模块100传输至输出模块400进行输出。其中，光线传输过程因反射模块300实现两次经过旋光模块200，即实现两次光线的相位延时，提高反射式隔离器10的相位延时的效果。同时，竖直偏振光a2的传输路径为：经过旋光模块200透射，进行一次光线的相位延时，并且经过相位延时的竖直偏振光a2通过分光模块500时，分光模块500将竖直偏振光a2反射滤除，即竖直偏振光a2不在反射式隔离器10中继续传输。其中，水平偏振光a1和输出竖直偏振光a3位于同一传输光路上，图中仅仅为示出两种光线的传输过程进行分开绘制。
42.进一步的，光线在反射式隔离器10的输出模块400输出时，会存在部分光线通过输出模块400反射回反射式隔离器10，但基于本实用新型实施例提供的反射式隔离器10中各个模块的耦合连接方式，可以更有效的防止输出的光线返回至反射式隔离器10，保证反射
式隔离器10的稳定性。具体的，参考图2所示，反射光线b通过防反射模块100进入反射式隔离器10中，并且反射光线b包括反射水平偏振光b1和反射竖直偏振光b2，防反射模块100可以将反射光线b的反射水平偏振光b1和反射竖直偏振光b2进行分束，并且分别输出至旋光模块200。
43.其中，图2是本实用新型实施例提供的一种反射式隔离器的反射式光路结构示意图，参考图2所示，反射水平偏振光b1的传输路径为：经过旋光模块200透射，进行一次光线的相位延时，并且经过相位延时的反射水平偏振光b1再通过分光模块500的透射传输至反射模块300，反射模块300再将反射水平偏振光b1进行反射至分光模块500，分光模块500将反射水平偏振光b1透射至旋光模块200。旋光模块200再进行一次光线的相位延时的同时，改变反射水平偏振光b1的偏振态，形成反射输出竖直偏振光b3，但反射输出竖直偏振光b3经过防反射模块100时，传输至防反射模块100的边缘从而导致能量的消散，从而防止光线对反射式隔离器10的损伤。同时，反射竖直偏振光b2的传输路径为：经过旋光模块200透射，进行一次光线的相位延时，并且经过相位延时的反射竖直偏振光b2通过分光模块500时，分光模块500将反射竖直偏振光b2反射滤除，即反射竖直偏振光b2不在反射式隔离器10中继续传输。其中，反射水平偏振光b1和反射输出竖直偏振光b3位于同一传输光路上，图中仅仅为示出两种光线的传输过程进行分开绘制。即反射水平偏振光b1和反射竖直偏振光b2均不会影响反射式隔离器10，提升反射式隔离器10的工作稳定性。
44.需要说明的是，图1和图2中，在反射式隔离器10中传输的光线上有圆形和竖线，圆形代表该光线为水平偏振，竖线代表该光线为竖直光线，并且在后续附图中存在的相同的标记代表相同的含义，后续不再次进行赘述。
45.进一步的，参考图1和图2所示，防反射模块100包括双折射晶体110。
46.其中，当一束光波投射到晶体界面上，一般会产生两束折射光束，这种现象称为双折射。由于晶体材料各向异性，这两束折射光线的夹角大小与光波的传播方向以及偏振状态有关。产生双折射现象的晶体叫做双折射晶体，示例性的，双折射晶体可以是钒酸钇晶体，本实用新型实施例对此不进行具体的限定。通过采用双折射晶体实现入射光线a中的水平偏振光a1和竖直偏振光a2进行分束，或者将将反射光线b的反射水平偏振光b1和反射竖直偏振光b2进行分束。
47.图3是本实用新型实施例提供的另一种反射式隔离器的正射式光路结构示意图，参考图3所示，防反射模块100包括反光棱镜120；反光棱镜120位于输出竖直偏振光a3的传输路径上，用于将输出竖直偏振光a3传输至输出模块400。
48.进一步的，参考图3所示，图中以进行反射式隔离器10的入射光线a的传输路径为例进行举例说明，防反射模块100还包括反光棱镜120，通过设置反光棱镜120实现对输出竖直偏振光a3传输方向的调节，即可以实现输出模块400设置位置的多样性。并且还可以基于设置的反光棱镜120调节输出竖直偏振光a3传输方向，尽可能的减小反射式隔离器10中器件的占用空间。
49.继续参考图3所示，防反射模块100包括分光片130和光电探测器140；分光片130位于输出竖直偏振光a3的传输路径上，用于将输出竖直偏振光a3分束为第一输出竖直偏振光a31和第二输出竖直偏振光a32；第一输出竖直偏振光a31传输至光电探测器140；第二输出竖直偏振光a32传输至输出模块400。
50.进一步的，参考图3所示，防反射模块100还包括分光片130，分光片130可以将将输出竖直偏振光a3分束为第一输出竖直偏振光a31和第二输出竖直偏振光a32，其中，第一输出竖直偏振光a31的光能量小于第二输出竖直偏振光a32，第一输出竖直偏振光a31可以与光电探测器140连接，第二输出竖直偏振光a32与输出模块400连接用于输出。示例性的分光片130可以是1％分光片，即将输出竖直偏振光a3的光能量分束1％用于光电探测器140检测。
51.进一步的，防反射模块100包括的光电探测器140，其中，光电探测器140(photoelectric detector，pd)能把光信号转换为电信号，实现对传输的光线进而监测和判断，进而实现对反射式隔离器10传输光线的反馈，保证反射式隔离器10的工作稳定性，反射式隔离器10中增添的光电探测器140使其功能性更加丰富。
52.参考图1至图3所示，旋光模块200包括法拉第旋转器210和四分之一波片220；防反射模块100的第一输出端100b与法拉第旋转器210的第一接收端210a耦合，法拉第旋转器210的第一输出端210b与四分之一波片220的第一接收端220a耦合，四分之一波片220的第一输出端220b与分光模块500的第一输入端500a耦合；分光模块500的第二输出端500d与四分之一波片220的第二接收端220c耦合，四分之一波片220的第二输出端220d与法拉第旋转器210的第二接收端210c耦合，法拉第旋转器210的第二输出端210d与防反射模块100的第二接收端100c耦合。
53.其中，参考图1至图3所示，旋光模块200包括法拉第旋转器210和四分之一波片220，实现对传输的光线进行隔离，避免受到其他因素的影响，保证反射式隔离器10光线传输的稳定性。进一步的，法拉第旋转器210与防反射模块100耦合连接，四分之一波片220与分光模块500耦合连接，并且光线传输至四分之一波片220时会存在光线相位的延时，即旋光模块200在保证反射式隔离器10的光线隔离的同时，还可以将光线进行相位延时，并且本实用新型实施例提供的反射式隔离器10中的光线可以两次传输至四分之一波片220，即实现两次进行相位延迟，保证反射式隔离器10的工作效果。
54.继续参考图1至图3所示，分光模块500包括偏振分束镜510。
55.其中，分光模块500包括偏振分束镜510，偏振分束镜510可以将水平的偏振光进行透射，同时还可以将竖直的偏振光进行反射。示例性的，参考图1和图3所示，水平偏振光a1通过偏振分束镜510透射传输至反射模块300，竖直偏振光a2通过偏振分束镜510时，偏振分束镜510将竖直偏振光a2进行反射滤除。参考图2所示，反射水平偏振光b1通过偏振分束镜510透射传输至反射模块300，反射竖直偏振光b2通过偏振分束镜510时，偏振分束镜510将反射竖直偏振光b2进行反射滤除。即通过偏振分束镜510保证反射式隔离器10中水平偏振态光线的传输。
56.进一步的，参考图3所示，反射式隔离器10还包括光输入模块600；光输入模块600的输出端600a与防反射模块100的第一接收端100a耦合。
57.其中，反射式隔离器10还可以在防反射模块100、旋光模块200、反射模块300和输出模块400的基础上，增加光输入模块600。通过光线通过光输入模块600传输至防反射模块100，即保证光线进入反射式隔离器10，保证进入反射式隔离器10的光线具有稳定性。
58.继续参考图3所示，光输入模块600包括准直单元610。
59.其中，光输入模块600包括准直单元610即准直器，实现对进入反射式隔离器10的
光线进行准直，有利于提升反射式隔离器10的工作稳定性。
60.基于相同的构思，本实用新型实施例还提供了一种激光器，图4是本实用新型实施例提供的一种激光器的结构示意图，如图4所示，该激光器1包括上述任一实施例所述的反射式隔离器10，因此，本发明实施例提供的激光器1具备上述实施例中相应的有益效果，这里不再赘述。
61.注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。