CN104391355A - 一种基于透射型光栅的大功率光隔离方法 - Google Patents

一种基于透射型光栅的大功率光隔离方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104391355A
CN104391355A CN201410650712.8A CN201410650712A CN104391355A CN 104391355 A CN104391355 A CN 104391355A CN 201410650712 A CN201410650712 A CN 201410650712A CN 104391355 A CN104391355 A CN 104391355A
Authority
CN
China
Prior art keywords
grating
laser
power
wave plate
optical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201410650712.8A
Other languages
English (en)
Inventor
彭瑜
李伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Institute of Technology BIT
Original Assignee
Beijing Institute of Technology BIT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Institute of Technology BIT filed Critical Beijing Institute of Technology BIT
Priority to CN201410650712.8A priority Critical patent/CN104391355A/zh
Publication of CN104391355A publication Critical patent/CN104391355A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/34—Optical coupling means utilising prism or grating
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10—Scanning systems
    • G02B26/101—Scanning systems with both horizontal and vertical deflecting means, e.g. raster or XY scanners
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/32—Optical coupling means having lens focusing means positioned between opposed fibre ends

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)

Abstract

本发明涉及一种基于透射型光栅的大功率光隔离方法，属于强激光技术领域。本方法将激光源、准直透镜、半波片依次排列，激光源与准直透镜、半波片同光轴；根据衍射方程的一级衍射条件，确定光栅刻线间距d，制作大功率透射型光栅，并排列到半波片之后，光轴穿过光栅的中心。激光源发出激光束，透过准直透镜、半波片，入射到光栅上。压电陶瓷驱动光栅，实现对光栅的角度扫描并对光栅与光轴间的夹角大小进行微调，使得入射激光完全按照一级衍射输出，实现大功率激光的光隔离。通过光栅衍射可在任何波长范围内实现对最高100000w的大功率激光的光隔离，并实现高的隔离效率，且能调节简单。

Description

一种基于透射型光栅的大功率光隔离方法
技术领域
本发明涉及一种基于透射型光栅的大功率光隔离方法，属于强激光技术领域。
背景技术
光隔离器在工业，科研应用越来越广泛。通常光隔离可根据法拉第效应来实现，如图1所示。但是这类光隔离对光束的波长和功率都有一定的限制，对于大功率光隔离，特殊波长的光隔离，目前还没有有效的方法。
发明内容
本发明的目的是为了实现大功率光隔离的问题，提出一种基于透射型光栅的大功率光隔离方法，利用光栅来实现大功率激光光隔离。
一种基于透射型光栅的大功率光隔离方法，具体包括如下步骤：
步骤一，将激光源、准直透镜、半波片依次排列，激光源与准直透镜、半波片同光轴。
步骤二，根据衍射方程的一级衍射条件:
d(sinα-sinβ)＝λ   (1)
其中d是光栅刻线间距，λ为激光源发出的激光束波长，α为激光束到光栅的入射角度，β为激光束经光栅后的衍射角度。确定光栅刻线间距d，制作光栅。α和β根据光隔离任务的具体角度要求计算得出。
所述光栅为大功率透射型光栅，其功率要求在100000W及以上，其背面连接压电陶瓷。压电陶瓷能实现对光栅倾斜角度的微控。
步骤三，将步骤二制作的光栅排列到半波片之后，光轴穿过光栅的中心，光栅法线与光轴间的夹角大小为α。
步骤四，激光源发出激光束，透过准直透镜、半波片，入射到光栅上。压电陶瓷驱动光栅，实现对光栅的角度扫描并对光栅与光轴间的夹角大小进行微调，使得入射激光完全按照一级衍射输出，实现大功率激光的光隔离。
步骤五，在步骤四的出射光方向上放置一个平面镜对其进行反射，调整平面镜角度，使得光反馈再次经过光栅并发生一级衍射，其一级衍射光与原入射激光不相向。从而验证大功率激光已实现光隔离。
有益效果
通过光栅衍射可在任何入射波长范围内达到最高100000w的大功率激光的光隔离，能实现特殊波长激光光隔离，实现比反射型光栅更高的衍射效率和更高的隔离效率，且能调节简单。利用大功率光栅来实现大功率激光光隔离，对光束的波长和功率比传统的法拉第效应隔离器有很大的提升。该设计操作简单，稳定，具有很强的实用价值。
附图说明
图1为背景技术中使用法拉第效应实现光隔离示意图；
图2为本发明提出的使用透射型光栅实现光隔离的原理图；
图3为具体实施方式中装置实施例的俯视图；
标号说明：a-入射光纤，b-入射GRIN，c-起偏器，d-法拉第旋转器，e-检偏器，f-出射GRIN，g-出射光纤，B-磁场，1-半导体制冷器，2-光纤激光器，3-非球面准直透镜调整架，4-非球面准直透镜AL，5-光束，6-透射光栅，7-调节架动板，8-压电陶瓷，9-微调螺钉，10-输出光束，11-调节架定板，12-HWP半波片，13-HWP半波片调整架。
具体实施方式
本发明的技术原理如图2所示，通过激光源、准直透镜AL、半波片、透射光栅GT实现光隔离。
本实施方式给出装置实例如图3所示，包括半导体制冷器1，光纤激光器2，非球面准直透镜调整架3，非球面准直透镜4，透射光栅6，调节架动板7，调节架压电陶瓷8，微调螺钉9，调节架定板11，半波片12。
半导体制冷器1与光纤激光器2连接，对光纤激光器2进行控温。非球面准直透镜4安装在非球面准直透镜调整架3上，光纤激光器2与非球面准直透镜4，半波片12同光轴。
透射光栅6固定在调节架动板7上，压电陶瓷8粘贴在调节架动板7上，通过调节架动板7驱动透射光栅6。调节架动板7与调节架定板11相连，微调螺钉9安装在调节架定板11上，用于整体调整动板7。
透射光栅6是定制的高损伤阈值的特制光栅，可承载100000w光功率。
功率5000W波长为1000nm的光纤激光器2发出的激光光束，经过焦距为4mm，数值孔径为0.6的非球面准直透镜4准直后，以8°入射角入射到刻线密度为2400g/mm、刻线面积大小为100mmX100mm、厚度为60mm的透射光栅6上，满足一级衍射方程，一级衍射后输出光束10，此时的输出光束具有最大的衍射效率。
该透射光栅6通过压电陶瓷8作慢速大范围粗调，实现角度扫描。压电陶瓷8粘接在调节架动板7上，通过微调螺钉9改变角度。在改变角度的过程中，固定在调节架动板7上的光栅6随着调节架动板7一起旋转，实现光隔离输出。
非球面准直透镜调整架3用于固定非球面镜及激光束准直的调整，透射光栅6固定在调节架动板7上，调节架动板7可通过调节架定板11上的微调螺钉调整。调节架定板11、半导体制冷器1、非球面准直透镜调整架3均被固定在同一底板上。
上述方案中的光栅也可选用其它类型，尺寸大小也可选用其它尺寸，激光波长可选用其它波长数值，激光源可选用其他激光源。

Claims (3)

1.一种基于透射型光栅的大功率光隔离方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一，将激光源、准直透镜、半波片依次排列，激光源与准直透镜、半波片同光轴；
步骤二，根据衍射方程的一级衍射条件:
d(sinα-sinβ)＝λ              (1)
其中d是光栅刻线间距，λ为激光源发出的激光束波长，α为激光束到光栅的入射角度，β为激光束经光栅后的衍射角度；确定光栅刻线间距d，制作光栅；所述光栅为大功率透射型光栅，其功率要求在100000W及以上，其背面连接压电陶瓷；
步骤三，将步骤二制作的光栅排列到半波片之后，光轴穿过光栅的中心，光栅法线与光轴间的夹角大小为α；
步骤四，激光源发出激光束，透过准直透镜、半波片，入射到光栅上；压电陶瓷驱动光栅，实现对光栅的角度扫描并对光栅与光轴间的夹角大小进行微调，使得入射激光完全按照一级衍射输出，实现大功率激光的光隔离。
2.根据权利要求1所述的一种基于透射型光栅的大功率光隔离方法，其特征在于：α和β根据光隔离任务的具体角度要求计算得出。
3.根据权利要求1所述的一种基于透射型光栅的大功率光隔离方法，其特征在于：能在任何入射波长范围内达到最高100000w的大功率激光的光隔离。
CN201410650712.8A 2014-11-15 2014-11-15 一种基于透射型光栅的大功率光隔离方法 Pending CN104391355A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410650712.8A CN104391355A (zh) 2014-11-15 2014-11-15 一种基于透射型光栅的大功率光隔离方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410650712.8A CN104391355A (zh) 2014-11-15 2014-11-15 一种基于透射型光栅的大功率光隔离方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104391355A true CN104391355A (zh) 2015-03-04

Family

ID=52609279

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410650712.8A Pending CN104391355A (zh) 2014-11-15 2014-11-15 一种基于透射型光栅的大功率光隔离方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104391355A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112285921A (zh) * 2020-11-17 2021-01-29 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一种光束扫描方法及系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11174268A (ja) * 1997-12-15 1999-07-02 Nec Corp 光機能素子
JP2007225905A (ja) * 2006-02-23 2007-09-06 Asahi Glass Co Ltd 光アイソレータおよび双方向光送受信装置
WO2012108867A1 (en) * 2011-02-10 2012-08-16 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Grating-based polarizers and optical isolators
US8660391B1 (en) * 2011-09-30 2014-02-25 Aurrion, Inc. Heterogeneous waveguide integrated optical isolator and circulator utilizing one or more optical grating couplers

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11174268A (ja) * 1997-12-15 1999-07-02 Nec Corp 光機能素子
JP2007225905A (ja) * 2006-02-23 2007-09-06 Asahi Glass Co Ltd 光アイソレータおよび双方向光送受信装置
WO2012108867A1 (en) * 2011-02-10 2012-08-16 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Grating-based polarizers and optical isolators
US8660391B1 (en) * 2011-09-30 2014-02-25 Aurrion, Inc. Heterogeneous waveguide integrated optical isolator and circulator utilizing one or more optical grating couplers

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112285921A (zh) * 2020-11-17 2021-01-29 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一种光束扫描方法及系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101902375B1 (ko) 광섬유사를 이용한 태양광 발전 유니트 및 이를 적용한 발전 시스템
CN203103748U (zh) 一种输出659.5nm与1319nm双波长光纤激光器
US7920763B1 (en) Mode field expanded fiber collimator
CN201805141U (zh) 一种基于大功率半导体激光器的均匀激光线装置
CN102208753A (zh) 多波长联合外腔半导体激光器
CN103176226A (zh) 用于对半导体激光光束整形的匀光异形透镜、匀光激光光源及光学系统
CN202939382U (zh) 光学隔离器
CN105340140A (zh) 激光装置
CN105071196A (zh) 一种窄线宽合束模块及具有该模块的多波长拉曼激光器
CN103199439A (zh) 半导体激光装置
CN104020566B (zh) 二维大规模激光束阵列占空比调节装置
CN101719629B (zh) 闪耀光栅外腔半导体激光器及其准直方法
CN104393480A (zh) 一种基于透射型光栅的大功率光谱合成方法
CN104882784A (zh) 一种用于大功率半导体激光器的合束输出耦合装置
GB2499516A (en) A fibre-to-fibre optical coupling device
CN102590962A (zh) 将多单元半导体激光器与光纤的耦合系统
CN104391355A (zh) 一种基于透射型光栅的大功率光隔离方法
CN111722421A (zh) 一种光隔离器和激光器
CN203101668U (zh) 用于对半导体激光光束整形的匀光透镜、匀光激光光源及光学系统
CN104409959A (zh) 一种基于掠衍射光栅的大功率光谱合成方法
CN104600566A (zh) 一种高光束质量半导体激光阵列合束装置
CN104199191A (zh) 扩束镜和扩束系统
CN104391356A (zh) 一种基于掠衍射光栅的大功率光隔离方法
CN103744186A (zh) 一种激光二极管线阵/面阵的光束整形系统
CN104391357A (zh) 一种用于大功率激光的光隔离方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20150304