CN110568637B - 光纤隔离器、激光器及工业设备 - Google Patents

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Abstract

光纤隔离器、激光器及工业设备，涉及光学元件及相应激光工业设备领域，用于解决一根光纤传输可见和不可见激光时的隔离问题。光纤隔离器包括壳体，位于壳体上的光入口及光出口，位于壳体内顺序布置的第一偏振分光件，偏振旋光件，磁致旋光件和第二偏振分光件，其中偏振旋光件与磁致旋光件的先后位置可以互换；光入口至光出口的光路传输可见激光和不可见激光；光路上设置有引导可见激光自光入口至光出口的导光器件。激光器采用上述光纤隔离器，工业设备采用上述激光器。具有成本低及体积小的优点。

Description

光纤隔离器、激光器及工业设备
技术领域
本发明涉及用于传输可见和不可见激光的光学元件，含有该光学元件的激光器及采用该激光器构建的工业设备，具体地说，涉及一种光纤隔离器、激光器及工业设备。
背景技术
以激光为加工光源的工业设备有激光打标机，激光切割机，激光焊接机等，较先进的上述激光工业设备采用了620nm至700nm的可见激光对打标、切割、焊接位置进行定位和标识。
上述工业设备都安装有能发生可见激光和不可见激光的激光器。
公布号为CN107908022A的发明专利申请公开了一种光纤隔离器，其包括准直器，第一偏振分光件，偏振旋光件，磁致旋光件和第二偏振分光件，其中的偏振旋光件可以是波片，也可以是石英偏振旋光件，并且偏振旋光件与磁致旋光件在光路上的前后位置是可以互换的。该传统的光纤隔离器只能对用于打标、切割焊接的不可见激光进行传输和隔离，无法对用于指示的可见激光进行传输。
另外，传统的光纤隔离器多用于大功率激光信号的传输，需要有较宽的带宽，偏振分光件多采用体积大成本高的双折射晶体，而对于对带宽要求相对较低的激光打标机，激光切割机或激光焊接机等工业设备，特别是小功率的手持工业设备中采用的光纤隔离器的体积减小和成本降低尤为重要。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种能有效传输来自同一根光纤的可见激光和不可见激光的光纤隔离器；
本发明的另一目的是提供一种体积小成本低的光纤隔离器；
本发明的的再一目的是提供一种由上述光纤隔离器构建的激光器；
本发明的还一目的是提供一种由上述激光器构建的工业设备。
为实现本发明的主要目的，本发明提供的光纤隔离器包括壳体，位于壳体上的光入口及光出口，位于壳体内顺序布置的第一偏振分光件，偏振旋光件，磁致旋光件和第二偏振分光件，其中偏振旋光件与磁致旋光件的先后位置可以互换；光入口至光出口之间的光路传输可见激光和不可见激光；光路上设置有引导可见激光自光入口至光出口的双色棱镜。
由以上方案可见，由于在本发明的光纤隔离器内设置了引导可见激光自光入口至光出口的双色棱镜，当光纤隔离器连接在一根可以传输用于工业加工的不可见激光，也可以传输作为指示光的可见激光的光纤上时，可以将两种光自同一光出口输出，同时，由于采用了体积小、成本低的一对偏振分光件，又称PBS，也使得本方案的光纤隔离器的使用更加经济。
进一步的方案是双色棱镜设置在光入口和第一偏振分光件之间，或设置在第一偏振分光件与偏振旋光件之间，或设置在偏振旋光件和磁致旋光件之间，或设置在磁致旋光件和第二偏振分光件之间，或设置在第二偏振分光件之后。
为实现本发明的主要目的，本发明提供的另一光纤隔离器包括壳体，位于壳体上的光入口及光出口，位于壳体内顺序布置的第一偏振分光件，偏振旋光件，磁致旋光件和第二偏振分光件；光入口至光出口之间的光路传输可见激光和不可见激光；第一偏振分光件和第二偏振分光件的分光面上设有允许可见激光同时透射、反射的分光介质膜。本方案的优点是省去了双色棱镜，使得光纤隔离器的体积相对更小，成本也相对更低。
进一步的方案是可见激光在分光介质膜上的透射和反射的比例为1：9至7：3。
另一进一步的方案是可见激光在分光介质膜上的透射和反射的比例为1：9至7：3；分光介质膜为1064nm的分光介质膜。
为实现本发明的主要目的，本发明提供的再一光纤隔离器包括壳体，位于壳体上的光入口及光出口，位于壳体内顺序布置的第一双折射晶体，偏振旋光件，磁致旋光件和第二双折射晶体，其中偏振旋光件与磁致旋光件的先后位置可以互换；光入口至光出口之间的光路传输可见激光和不可见激光；第一双折射晶体和所述第二双折射晶体的增透膜允许所述可见激光的透过率大于等于10％；光路上设置有引导可见激光自所述光入口至光出口的双色棱镜。
进一步的方案是双色棱镜设置在光入口和第一双折射晶体之间，或设置在第一双折射晶体与偏振旋光件之间，或设置在偏振旋光件和磁致旋光件之间，或设置在磁致旋光件和第二双折射晶体之间，或设置在第二双折射晶体之后。
为实现本发明的再一目的，本发明提供的激光器包括可见激光发生装置和不可见激光发生装置；激光器的输出端是前述任一方案中的光纤隔离器。
为实现本发明的还一目的，本发明提供的工业设备包括激光器，激光器采用上述方案中的激光器。
上述各方案的优点将在相应的实施例中更具体地加以说明。
附图说明
图1是本发明光纤隔离器第一实施例传输不可见激光的光路结构原理图；
图2是本发明光纤隔离器第一实施例传输可见激光的光路结构原理图；
图3是本发明光纤隔离器第二实施例传输不可见激光的光路结构原理图；
图4是本发明光纤隔离器第二实施例传输可见激光的光路结构原理图；
图5是本发明光纤隔离器第三实施例传输不可见激光的光路结构原理图；
图6是本发明光纤隔离器第三实施例传输可见激光的光路结构原理图；
图7是本发明光纤隔离器第四实施例传输不可见激光的光路结构原理图；
图8是本发明光纤隔离器第四实施例传输可见激光的光路结构原理图；
图9是本发明光纤隔离器第五实施例传输不可见激光的光路结构原理图；
图10是本发明光纤隔离器第五实施例传输可见激光的光路结构原理图；
图11是可见激光传输经过一对偏振分光件后的透过率与经过单个偏振分光件的透过率之间的关系曲线。
以下结合各实施例及其附图对本发明的各方案进一步说明。
具体实施方式
以下各实施例的附图仅是结构原理示意图，且图中相同的标号表示相同的结构，如果有略微不同处则以文字加以特别说明。
光纤隔离器第一实施例
参见图1，光纤隔离器有一个壳体1，壳体1上有一个光入口2及一个光出口3，壳体1内顺序布置有第一偏振分光件6，作为偏振旋光件7的波片，磁致旋光件8和第二偏振分光件9，在光入口2处设置有准直器4，在光出口3处设置有扩束镜5，当不可见激光自光入口2进入光纤隔离器时，按图1中实线及箭头指向从光出口3输出，即不可见激光在第一偏振分光件6的第一分光面61处分为两路，一路经第二分光面62反射，透过第二偏振分光件9的第二分光面到达光出口3；另一路经第二分光件9的第一分光面91反射和第二分光面92反射到达光出口3。
本例的特点是在第一偏振分光件6的第一分光面61，第二分光面62，以及第二偏振分光件9的第一分光面91，第二分光面92上均设有允许可见激光同时透射、反射的分光介质膜。
因此，可见激光在光纤隔离器的光入口2和光出口之间也会形成如图2所示的光路，图中以虚线加箭头的形式示为可见激光的光路。由于分光介质膜允许透射及反射，按图2示的光路到达光出口的可见激光必然存在损失，根据多次实验测试，当光出口3输出的可见激光的强度为光入口2可见激光的强度的10％时，仍满足工业应用的需求，经理论计算及反复实验，可见激光在1064nm的分光介质膜上的透射和反射比例为1：9至7：3之间都能满足本发明620nm至700nm可见激光的指示需求。
参见图11，可见激光传输经过一对偏振分光件后的透过率与经过单个偏振分光件的透过率之间的关系曲线。
本例优先地，分光介质膜采用1064nm的分光介质膜，其在用于指示的可见激光的光波范围内的透射反射比例范围为1：9至7：3。
光纤隔离器第二实施例
以下仅就与光纤隔离器第一实施例的不同之处加以说明。
参见图3，本例与上例不同处之一是第二偏振分光件9的装配方向不同，不可见激光的光路按图3示的实线箭头方向自光入口2至光出口3行进。不同处之二是偏振旋光件7采用了石英偏振旋光件，且在光路上的前后位置与磁致旋光件8进行了互换。
参见图4，本例中第一偏振分光件6的第一分光介质膜61和第二偏振分光件9的第二分光介质膜92采用可见激光具有高透过率的1064nm分光介质膜，因此，可见激光按图4示的虚线箭头方向自光入口2至光出口3行进。
光纤隔离器第三实施例
参见图5和图6，本例与光纤隔离器第一实施例的不同之处是第一偏振分光件6的第一分光介质膜61与第二分光介质膜62采用可见激光具有高反射率的1064nm分光介质膜，而第二偏振分光件9的第二分光介质膜92采用可见激具有高透过率的分光介质膜。不可见激光按图5实线箭头方向自光入口2到光出口3行进，可见激光按图6示虚线箭头方向自光入口2到光出口3行进。
光纤隔离器第四实施例
参见图7和图8，本例与光纤隔离器第一实施例的不同之处是第一偏振分光件6与第二偏振分光件9采用现有偏振分光件，而在光入口2至光出口3的光路上设置了一只双色棱镜10，该双色棱镜10设置在第二偏振分光件9之后，扩束镜5之前。不可见激光按图7示实线箭头自光入口2到光出口3行进，可见激光按图8示虚线箭头自光入口2到光出口3行进。
光纤隔离器第五实施例
参见图9和图10，本例与光纤隔离器第四实施例的不同之处是采用第一双折射晶体11替换第一偏振分光件6，第二双折射晶体12替换第二偏振分光件9，且第一双折射晶体和第二双折射晶体的增透膜允许可见激光的透过率大于等于10％，不可见激光按图9示实线箭头方向自光入口2到光出口3方向行进，可见激光按图10示虚线箭头方向自光入口2到光出口3方向行进。
光纤隔离器的其他实施方式
对于光纤隔离器第四实施例而言，还可以变化出其他的实施方式，即双色棱镜10还可以设置在准直器4与第一偏振分光件6之间，也可以设置在第一偏振分光件6与偏振旋光件7之间，或设置在偏振旋光件7与磁致旋光件8之间，或设置在磁致旋光件8与第二偏振分光件9之间。
对于光纤隔离器第五实施例而言，同样可以变换双色棱镜10在光路上的位置，设置在第一双折射棱镜11与偏振旋光件7之间，或设置在偏振旋光件7与磁致旋光件8之间，或设置在磁致旋光件8与第二双折射棱镜12之间，或设置在第二双折射棱镜之后。
另外，对于上述所有光纤隔离器实施例，壳体1内可以不设置准直器4和扩束镜5，同样可以实现本发明的主要目的。
激光器实施例
本发明的主要发明点在于光纤隔离器，且光纤隔离器的主要特点是能够用于传输可见激光和不可见激光的一根光纤上，即只有一个光入口和一个光出口，因此，本发明的激光器实施例可以发出可见激光和不可见激光，并且激光器的输出端接有上述各光纤隔离器实施例中的光纤隔离器。
工业设备实施例
本发明的工业设备可以是激光打标机，或激光切割机，或激光焊接机。这些工业设备中均采用上述各激光器实施例中的激光器。

Claims (9)

1.光纤隔离器，包括壳体，位于所述壳体上的光入口及光出口，位于所述壳体内顺序布置的第一偏振分光件，偏振旋光件，磁致旋光件和第二偏振分光件，其中所述偏振旋光件与所述磁致旋光件的先后位置可以互换；
其特征在于：
所述光入口至所述光出口之间的光路传输可见激光和不可见激光；
所述光路上设置有引导所述可见激光自所述光入口至所述光出口的双色棱镜。
2.根据权利要求1所述光纤隔离器，其特征在于：
所述双色棱镜设置在所述光入口和所述第一偏振分光件之间，或设置在所述第一偏振分光件与所述偏振旋光件之间，或设置在所述偏振旋光件和所述磁致旋光件之间，或设置在所述磁致旋光件和所述第二偏振分光件之间，或设置在所述第二偏振分光件之后。
3.光纤隔离器，包括壳体，位于所述壳体上的光入口及光出口，位于所述壳体内顺序布置的第一偏振分光件，偏振旋光件，磁致旋光件和第二偏振分光件，其中所述偏振旋光件与所述磁致旋光件的先后位置可以互换；
其特征在于：
所述光入口至所述光出口之间的光路传输可见激光和不可见激光；
所述第一偏振分光件和所述第二偏振分光件的分光面上设有允许所述可见激光同时透射、反射的分光介质膜。
4.根据权利要求3所述光纤隔离器，其特征在于：
所述可见激光在所述分光介质膜上的透射和反射的比例为1：9至7：3。
5.根据权利要求3所述光纤隔离器，其特征在于：
所述可见激光在所述分光介质膜上的透射和反射的比例为1：9至7：3；
所述分光介质膜为1064nm的分光介质膜。
6.光纤隔离器，包括壳体，位于所述壳体上的光入口及光出口，位于所述壳体内顺序布置的第一双折射晶体，偏振旋光件，磁致旋光件和第二双折射晶体，其中所述偏振旋光件与所述磁致旋光件的先后位置可以互换；
其特征在于：
所述光入口至所述光出口之间的光路传输可见激光和不可见激光；
所述第一双折射晶体和所述第二双折射晶体的增透膜允许所述可见激光的透过率大于等于10％；
所述光路上设置有引导所述可见激光自所述光入口至所述光出口的双色棱镜。
7.根据权利要求6所述光纤隔离器，其特征在于：
所述双色棱镜设置在所述光入口和所述第一双折射晶体之间，或设置在所述第一双折射晶体与所述偏振旋光件之间，或设置在所述偏振旋光件和所述磁致旋光件之间，或设置在所述磁致旋光件和所述第二双折射晶体之间，或设置在所述第二双折射晶体之后。
8.激光器，包括可见激光发生装置和不可见激光发生装置；
其特征在于：
所述激光器的输出端是如权利要求1至7任一项所述的光纤隔离器。
9.工业设备，包括激光器；
其特征在于：
所述激光器为权利要求8所述激光器。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113885231A (zh) * 2021-09-13 2022-01-04 珠海光库科技股份有限公司 光隔离器

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1979000399A1 (en) * 1977-12-16 1979-07-12 Burleigh Instr Laser apparatus
TW201037452A (en) * 2009-04-06 2010-10-16 Young Optics Inc Optical engine
WO2012099116A1 (ja) * 2011-01-18 2012-07-26 古河電気工業株式会社 ファイバレーザ装置およびレーザ光照射位置の位置決め方法
JP2013134343A (ja) * 2011-12-26 2013-07-08 Denso Corp 光走査装置
CN204045920U (zh) * 2014-07-30 2014-12-24 深圳市杰普特电子技术有限公司 一种主控振荡器功率放大的激光输出系统
CN105278115A (zh) * 2015-08-05 2016-01-27 中国科学院光电研究院 激光器的光路调试装置及系统
CN107908022A (zh) * 2017-12-21 2018-04-13 珠海光库科技股份有限公司 光纤隔离器及其使用方法
CN210401902U (zh) * 2019-09-04 2020-04-24 珠海光库科技股份有限公司 光纤隔离器、激光器及工业设备

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1979000399A1 (en) * 1977-12-16 1979-07-12 Burleigh Instr Laser apparatus
TW201037452A (en) * 2009-04-06 2010-10-16 Young Optics Inc Optical engine
WO2012099116A1 (ja) * 2011-01-18 2012-07-26 古河電気工業株式会社 ファイバレーザ装置およびレーザ光照射位置の位置決め方法
JP2013134343A (ja) * 2011-12-26 2013-07-08 Denso Corp 光走査装置
CN204045920U (zh) * 2014-07-30 2014-12-24 深圳市杰普特电子技术有限公司 一种主控振荡器功率放大的激光输出系统
CN105278115A (zh) * 2015-08-05 2016-01-27 中国科学院光电研究院 激光器的光路调试装置及系统
CN107908022A (zh) * 2017-12-21 2018-04-13 珠海光库科技股份有限公司 光纤隔离器及其使用方法
CN210401902U (zh) * 2019-09-04 2020-04-24 珠海光库科技股份有限公司 光纤隔离器、激光器及工业设备

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
采用新型棱镜的光学隔离器;柳清菊, 林理忠;光学学报;19990805(08);第1130-1133页 *

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