CN105044933A - 一种光隔离器、激光输出头及激光器 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例提供了一种光隔离器，包括：隔离器主件和磁场调节模块；所述隔离器主件中心具有中心通孔；所述隔离器主件包括：至少一组磁体阵列、设置在所述中心通孔中的法拉第旋光组件和磁场调节螺丝；所述磁体阵列围绕所述中心通孔排列；所述磁场调节模块包括：磁场调整电机；所述磁场调节螺丝分别与所述磁场调整电机和所述磁体阵列连接；所述磁场调整电机用于，通过改变所述磁场调节螺丝的位移量来调整所述磁体阵列对所述法拉第旋光组件的磁场强度。本申请在光隔离器工作温度变化时，通过磁场调节模块，实时调整光隔离器内部的磁场强度，保证光隔离器工作各个工作温度时仍然保持最佳温度时的隔离度中心波长和隔离度值。

Description

一种光隔离器、激光输出头及激光器
技术领域
本申请涉及隔离器技术领域，特别是涉及一种光隔离器、激光输出头及激光器。
背景技术
隔离器大规模适用于高功率激光器的输出端，能有效避免激光束加工表面返回光束对激光器的影响。在隔离器设计中，通常通过强磁铁与法拉第器件组合产生特定的转角使得光束反向传播时损耗较大，即达到高隔离度。
但是，当隔离器使用于不同的工作环境温度中时，隔离器的磁场强度和法拉第晶体的特性会发生变化，使得隔离器的隔离度变差。当工作温度变化频繁时，隔离器的隔离度变得不稳定时，严重影响激光器输出的稳定性。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本申请实施例以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种光隔离器、激光输出头及激光器。
为了解决上述问题，本申请实施例公开了一种光隔离器包括：隔离器主件和磁场调节模块；所述隔离器主件中心具有中心通孔；所述隔离器主件包括：至少一组磁体阵列、设置在所述中心通孔中的法拉第旋光组件和磁场调节螺丝；所述磁体阵列围绕所述中心通孔排列；
所述磁场调节模块包括：磁场调整电机；所述磁场调节螺丝分别与所述磁场调整电机和所述磁体阵列连接；所述磁场调整电机用于，通过改变所述磁场调节螺丝的位移量来调整所述磁体阵列对所述法拉第旋光组件的磁场强度。
优选的，所述磁体阵列包括：与所述中心通孔平行排列的第一磁体、第二磁体和第三磁体；
所述第一磁体的磁场方向垂直于所述中心通孔；
所述第二磁体的磁场方向平行于所述中心通孔；
所述第三磁体的磁场方向垂直于所述中心通孔并与所述第一磁体的磁体方法相反。
优选的，所述磁场调节模块还包括：磁场控制系统；
所述磁场控制系统与所述磁场调整电机连接，所述磁场控制系统控制所述磁场调整电机的工作状态。
优选的，所述磁场控制系统包括：电机驱动系统；
所述电机驱动系统通过向所述磁场调整电机输入电流脉冲，改变所述磁场调整电机的角位移；
所述电机驱动系统通过调整所述电流脉冲的正负方向改变所述磁场调整电机旋转的方向。
优选的，所述磁场控制系统还包括：微处理器和温度传感器；
所述温度传感器设置在所述磁体阵列之间，用于将所述法拉第旋光组件和磁铁组件周围的温度信号转换为电信号，将电信号传输至所述磁场控制系统；
所述微处理器接收所述温度传感器的探测的信号；
所述微处理器采用探测到的温度值与预设的最佳温度值对比，得到反馈信号；
所述电机驱动系统采用所述反馈信号调整所述电流脉冲的数目和正负方向。
优选的，还包括：与所述隔离器主件两端分别连接的入射准直器和出射准直器。
优选的，还包括：与所述隔离器主件两端分别连接的入射准直器和扩束系统。
优选的，所述磁场控制系统控制还包括：线圈；
所述线圈设置在所述法拉第旋光组件中；
所述线圈用于为法拉第旋光组件提供辅助磁场。
优选的，所述法拉第旋光组件包括：第一分束器、第二分束器、法拉第元件和石英旋转器；
所述第一分束器与所述第二分束器分别设置在所述法拉第元件两端；
所述石英旋转器设置在所述法拉第元件与所述第一分束器或所述第二分束器之间。
优选的，所述法拉第旋光组件还包括：分别设置在所述法拉第元件两端的第一反射片和第二反射片；
所述第一反射片与所述第二反射片形成反射光路。
优选的，所述法拉第旋光组件还包括：起偏器、检偏器和法拉第元件；
所述起偏器与和所述检偏器分别设置在所述法拉第元件两端。
优选的，所述隔离器主件还包括：导磁铁；
所述导磁铁与所述磁体阵列连接；所述导磁铁用于调节法拉第元件所在位置的磁场方向和磁场强度。
优选的，所述隔离器主件还包括：承托柱；
所述承托柱邻接于所述中心通孔，所述法拉第旋光组件设置在所述承托柱之上。
优选的，所述温度传感器设置在所述承托柱之中。
同时，本申请还公开了一种激光输出头，所述激光输出头包括：隔离器主件和磁场调节模块；所述隔离器主件中心具有中心通孔；所述隔离器主件包括：至少一组磁体阵列、设置在所述中心通孔中的法拉第旋光组件和磁场调节螺丝；所述磁体阵列围绕所述中心通孔排列；
所述磁场调节模块包括：磁场调整电机；所述磁场调节螺丝分别与所述磁场调整电机和所述磁体阵列连接；所述磁场调整电机用于，通过改变所述磁场调节螺丝的位移量来调整所述磁体阵列对所述法拉第旋光组件的磁场强度。
优选的，所述磁体阵列包括：与所述中心通孔平行排列的第一磁体、第二磁体和第三磁体；
所述第一磁体的磁场方向垂直于所述中心通孔；
所述第二磁体的磁场方向平行于所述中心通孔；
所述第三磁体的磁场方向垂直于所述中心通孔并与所述第一磁体的磁体方法相反。
优选的，所述磁场调节模块还包括：磁场控制系统；
所述磁场控制系统与所述磁场调整电机连接，所述磁场控制系统控制所述磁场调整电机的工作状态。
优选的，所述磁场控制系统包括：电机驱动系统；
所述电机驱动系统通过向所述磁场调整电机输入电流脉冲，改变所述磁场调整电机的角位移；
所述电机驱动系统通过调整所述电流脉冲的正负方向改变所述磁场调整电机旋转的方向。
优选的，所述磁场控制系统还包括：微处理器和温度传感器；
所述温度传感器设置在所述磁体阵列之间，用于将所述法拉第旋光组件和磁铁组件周围的温度信号转换为电信号，将电信号传输至所述磁场控制系统；
所述微处理器接收所述温度传感器的探测的信号；
所述微处理器采用探测到的温度值与预设的最佳温度值对比，得到反馈信号；
所述电机驱动系统采用所述反馈信号调整所述电流脉冲的数目和正负方向。
优选的，还包括：与所述隔离器主件两端分别连接的入射准直器和出射准直器。
优选的，还包括：与所述隔离器主件两端分别连接的入射准直器和扩束系统。
优选的，所述磁场控制系统控制还包括：线圈；
所述线圈设置在所述法拉第旋光组件中；
所述线圈用于为法拉第旋光组件提供辅助磁场。
优选的，所述法拉第旋光组件包括：第一分束器、第二分束器、法拉第元件和石英旋转器；
所述第一分束器与所述第二分束器分别设置在所述法拉第元件两端；
所述石英旋转器设置在所述法拉第元件与所述第一分束器或所述第二分束器之间。
优选的，所述法拉第旋光组件还包括：分别设置在所述法拉第元件两端的第一反射片和第二反射片；
所述第一反射片与所述第二反射片形成反射光路。
优选的，所述法拉第旋光组件还包括：起偏器、检偏器和法拉第元件；
所述起偏器与和所述检偏器分别设置在所述法拉第元件两端。
优选的，所述隔离器主件还包括：导磁铁；
所述导磁铁与所述磁体阵列连接；所述导磁铁用于调节法拉第元件所在位置的磁场方向和磁场强度。
优选的，所述隔离器主件还包括：承托柱；
所述承托柱邻接于所述中心通孔，所述法拉第旋光组件设置在所述承托柱之上。
优选的，所述温度传感器设置在所述承托柱之中。
同时，本申请还公开了一种激光器，所述激光器包括：隔离器主件和磁场调节模块；所述隔离器主件中心具有中心通孔；所述隔离器主件包括：至少一组磁体阵列、设置在所述中心通孔中的法拉第旋光组件和磁场调节螺丝；所述磁体阵列围绕所述中心通孔排列；
所述磁场调节模块包括：磁场调整电机；所述磁场调节螺丝分别与所述磁场调整电机和所述磁体阵列连接；所述磁场调整电机用于，通过改变所述磁场调节螺丝的位移量来调整所述磁体阵列对所述法拉第旋光组件的磁场强度。
优选的，所述磁体阵列包括：与所述中心通孔平行排列的第一磁体、第二磁体和第三磁体；
所述第一磁体的磁场方向垂直于所述中心通孔；
所述第二磁体的磁场方向平行于所述中心通孔；
所述第三磁体的磁场方向垂直于所述中心通孔并与所述第一磁体的磁体方法相反。
优选的，所述磁场调节模块还包括：磁场控制系统；
所述磁场控制系统与所述磁场调整电机连接，所述磁场控制系统控制所述磁场调整电机的工作状态。
优选的，所述磁场控制系统包括：电机驱动系统；
所述电机驱动系统通过向所述磁场调整电机输入电流脉冲，改变所述磁场调整电机的角位移；
所述电机驱动系统通过调整所述电流脉冲的正负方向改变所述磁场调整电机旋转的方向。
优选的，所述磁场控制系统还包括：微处理器和温度传感器；
所述温度传感器设置在所述磁体阵列之间，用于将所述法拉第旋光组件和磁铁组件周围的温度信号转换为电信号，将电信号传输至所述磁场控制系统；
所述微处理器接收所述温度传感器的探测的信号；
所述微处理器采用探测到的温度值与预设的最佳温度值对比，得到反馈信号；
所述电机驱动系统采用所述反馈信号调整所述电流脉冲的数目和正负方向。
优选的，还包括：与所述隔离器主件两端分别连接的入射准直器和出射准直器。
优选的，还包括：与所述隔离器主件两端分别连接的入射准直器和扩束系统。
优选的，所述磁场控制系统控制还包括：线圈；
所述线圈设置在所述法拉第旋光组件中；
所述线圈用于为法拉第旋光组件提供辅助磁场。
优选的，所述法拉第旋光组件包括：第一分束器、第二分束器、法拉第元件和石英旋转器；
所述第一分束器与所述第二分束器分别设置在所述法拉第元件两端；
所述石英旋转器设置在所述法拉第元件与所述第一分束器或所述第二分束器之间。
优选的，所述法拉第旋光组件还包括：分别设置在所述法拉第元件两端的第一反射片和第二反射片；
所述第一反射片与所述第二反射片形成反射光路。
优选的，所述法拉第旋光组件还包括：起偏器、检偏器和法拉第元件；
所述起偏器与和所述检偏器分别设置在所述法拉第元件两端。
优选的，所述隔离器主件还包括：导磁铁；
所述导磁铁与所述磁体阵列连接；所述导磁铁用于调节法拉第元件所在位置的磁场方向和磁场强度。
优选的，所述隔离器主件还包括：承托柱；
所述承托柱邻接于所述中心通孔，所述法拉第旋光组件设置在所述承托柱之上。
优选的，所述温度传感器设置在所述承托柱之中。
本申请实施例包括以下优点：
本申请在光隔离器工作温度变化时，通过磁场调节模块，实时调整光隔离器内部的磁场强度，保证光隔离器工作各个工作温度时仍然保持最佳温度时的隔离度中心波长和隔离度值。
附图说明
图1是磁铁在不同温度时的变化曲线图；
图2是本申请的一种光隔离器实施例的结构图；
图3是一种具有两个磁体阵列的光隔离器的结构图；
图4是本申请实施例中一种法拉第旋光组件的示意图；
图5是本申请实施例中一种法拉第旋光组件的示意图；
图6是本申请实施例中一种法拉第旋光组件的示意图；
图7是本申请光隔离器实施例的一种优选示例的结构图；
图8是本申请光隔离器实施例的一种优选示例的结构图；
图9是本申请的一种光隔离实施例的结构图。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。
如图1所示是磁铁在不同温度时的变化曲线图。当温度升高时，磁铁的磁场强度减弱，这种磁场变化将导致法拉第的转角变化，最终直接影响隔离器的隔离度。
本申请实施例的核心构思之一在于，通过磁场调节模块检测光隔离器内部的温度，并且实时调整光隔离器内部的磁场强度，以保证光隔离器工作各个工作温度时仍然保持最佳温度时的隔离度中心波长和隔离度值。
参照图2，示出了本申请的一种光隔离器实施例的结构图，具体可以包括：隔离器主件20和磁场调节模块21；所述隔离器主件的中心具有中心通孔201；所述隔离器主件包括：至少一组磁体阵列202、设置在所述中心通孔中的法拉第旋光组件203和磁场调节螺丝204；所述磁体阵列202围绕所述中心通孔201排列；
所述磁场调节模块21包括：磁场调整电机211；所述磁场调节螺丝204分别与所述与磁场调整电机211和所述磁体阵列202连接，所述磁场调整电机211用于，通过改变所述磁场调节螺丝204的位移量来调整所述磁体阵列202对所述法拉第旋光组件203的磁场强度。
在本申请实施例中，法拉第旋光组件203包括有一个或多个法拉第晶体，法拉第晶体在特定磁场下能使得光束的光矢量方向发生一定的角度旋转。通常使用以下公式表征这种特性：
θ＝VBL
其中V为维尔德常数，B为磁感强度，L为法拉第晶体长度，θ为长度L的法拉第晶体在磁感强度B下的光矢量所产生的旋转角度。
在固定温度下，如常温下，通过调整磁场强度，可以使得通过法拉第晶体的光束达到最佳旋转角度，即达到最佳隔离效果。但是，当隔离器使用于不同的工作环境温度中，隔离器的磁场强度和法拉第晶体特性发生变化，使得隔离器的隔离度变差。
因此，在本申请实施例中，为光隔离器添加了磁场调节模块实时调整隔离器内部的磁场强度，通过事先在温箱中对隔离器不同温度所需要的磁场进行定标。根据磁场定标值和实际使用温度实时调整磁铁强度保证隔离器在各个温度仍然保持最佳温度时的隔离度中心波长和隔离度值，也保证了激光器在各个温度下的稳定工作。
磁场调节模块的磁场调整电机与磁场调节螺丝连接，磁场调整电机通常为步近电机或者伺服电机，在输入特定电流和脉冲的情况下，电机带动磁场调节螺丝调整到合适的磁场。
在本申请实施例中，隔离器主件还包括：外壳上盖和下盖。因为磁体组件之间具有很强的排斥力，外壳、上盖、下盖主要的作用是把磁铁组件固定于隔离器主件内部。
作为本申请实施例的一种优选示例，所述磁体阵列可以包括：与所述中心通孔平行排列的第一磁体、第二磁体和第三磁体；
所述第一磁体的磁场方向垂直于所述中心通孔；
所述第二磁体的磁场方向平行于所述中心通孔；
所述第三磁体的磁场方向垂直于所述中心通孔并与所述第一磁体的磁场方向相反。
具体的，磁体阵列是海尔贝克磁体阵列，海尔贝克磁体阵列是通过特殊的磁体单元的排列，增强单位方向上的场强，用最少量的磁体产生最强的磁场。在本实施例中海尔贝克磁体阵列由3个与中心通孔平行排列的磁体组成。其中，第一磁体的磁场方向垂直于中心通孔；位于第一磁体与第三磁铁之间的第二磁体的磁场方向平行于所述中心通孔；第三磁体的磁场方向垂直于中心通孔，并与第一磁体的磁场方向相反。
参照图3所示是一种具有两个磁体阵列的光隔离器的结构图，其中，光隔离器包括：上方磁体阵列30和下方磁体阵列31；上方磁体阵列30包括：上方第一磁体301、上方第二磁体302和上方第三磁体303；下方磁体阵列31包括：下方第一磁体311、下方第二磁体312和下方第三磁体313。
假设中心通孔为水平放置，那么，上方第一磁体301磁场方向垂直向上，上方第二磁体302的磁场方向为水平向右，上方第三磁体303的磁场方向为垂直向下，从整体来看，上方磁体阵列30对中心通孔的法拉第旋光组件的合磁场是水平向左的，当然，通过旋转磁体阵列也可以使得中心通孔的法拉第旋光组件的受到合磁场是水平向右，并且后续还需要对法拉第旋光组件的石英旋转器进行调整。
而下方第一磁体311磁场方向垂直向下，下方第二磁体312的磁场方向为水平向右，下方第三磁体313的磁场方向为垂直向上，下方磁体阵列30对中心通孔的法拉第旋光组件的合磁场也是水平向左的。磁体阵列中的第二磁体的磁场方向使得合磁场方向为水平方向，而第一磁体和第三磁体的磁场方向，使得合磁场对中心通孔处的法拉第旋光组件的方向为向左或向右，并且上下磁体阵列对中心通孔的法拉第旋光组件的合磁场方向是一致。无论光隔离器中包括的是两个上下对称分布的磁体阵列还是多个对称分布的磁体阵列，各个磁体阵列对中心通孔处的法拉第旋光组件的合磁场方向都要保证一致。
作为本申请实施例的一种优选示例，所述隔离器主件还包括：导磁铁；
所述导磁铁与所述磁体阵列连接；所述导磁铁用于调节法拉第元件所在位置的磁场方向和磁场强度。
导磁铁本身不具有磁性，当这些导磁铁放入磁场中即感应得到磁性，两块导磁铁之间即可形成特定的磁力线，导磁体的磁阻很小，易于磁通通过并导磁体能够控制磁通的密度和方向。如果是直通光路，则磁力线与光传播方向一致，如果存在反射，则导磁铁的形状和方向需要一个特定的位置才能使得磁场最强。
参照图4所示是本申请实施例中一种法拉第旋光组件的示意图，在本申请实施例中，所述法拉第旋光组件203包括：第一分束器401、第二分束器402、法拉第元件403和石英旋转器404；
所述第一分束器401与所述第二分束器402分别设置在所述法拉第元件403两端；
所述石英旋转器404设置在所述法拉第元件403与所述第一分束器401或所述第二分束器402之间。
假设光束从左往右传播，从入光方向看，第一分束器401把非偏振光分开成O光和E光两束互相垂直的偏振光，法拉第元件403把两束光旋转45度，石英旋转器404继续把两束光旋转45度经过两次旋转，两束偏振光都旋转了90度，最终在第二分束器402汇聚成一束光。从反光方向看，第二分束器402把非偏振光分开成O光和E光两束互相垂直的偏振光，法拉第元件403把两束光旋转-45度，石英旋转器404继续把两束光旋转45度，经过两次旋转，两束偏振光都旋转了0度，最终两束光在第二个分束器完全分开，并且偏离了中心光轴，偏离中心光轴的O光和E光不能通过分束器的通光孔，因此达到隔离回光的作用。法拉第元件通常为铽镓石榴石(TGG)，磁光玻璃等材料。其中法拉第元件，分束器都与磁力线同轴，此时磁力线与法拉第元件中光束平行，石英旋转器可以根据实际需要使用玻片等元件代替。
参照图5所示是本申请实施例中一种法拉第旋光组件的示意图，在本申请实施例中，所述法拉第旋光组件203包括：第一分束器501、第二分束器502、法拉第元件503、石英旋转器504、设置在法拉第元件两端的后端反射片505和前端反射片506和导磁铁507；
为了减少法拉第元件体积，我们在法拉第元件前后表面增加了一个反射片并且调整第一分束器501、第二分束器502、法拉第元件503、石英旋转器504的位置，使得经过第一分束器的光线能被法拉第元件503后端反射片505和前端反射片506来回反射，最后光束经前端反射片506反射进石英旋转器503，经石英旋转器506入射到第二分束器502。
前端反射片506与后端反射片505之间的反射次数，通过法拉第元件相对于光轴的角度和反射片的长度决定。反射片可以通过粘结剂、光胶、甚至直接镀膜的方式与法拉第元件贴合。为了使得法拉第元件中的磁力线与在法拉第元件中传输的路径基本平行，可以增加两个导磁铁507来改变磁体阵列的磁力线方向，使得其在法拉第元件中的磁力线方向与光束传播方向基本一致。
作为本申请实施例的一种优选示例，所述磁场调节模块还包括：磁场控制系统；
所述磁场控制系统与所述磁场调整电机连接，所述磁场控制系统控制所述磁场调整电机的工作状态。
进一步的，所述磁场控制系统包括：电机驱动系统；
所述电机驱动系统通过向所述磁场调整电机输入电流脉冲，改变所述磁场调整电机的角位移；
所述电机驱动系统通过调整所述电流脉冲的正负方向改变所述磁场调整电机旋转的方向。
更进一步的，所述磁场控制系统还包括：微处理器和温度传感器；
所述温度传感器设置在所述磁体阵列之间，用于将所述法拉第旋光组件和磁铁组件周围的温度信号转换为电信号，将电信号传输至所述磁场控制系统；
所述微处理器接收所述温度传感器的探测的信号；
所述微处理器采用探测到的温度值与预设的最佳温度值对比，得到反馈信号；
所述电机驱动系统采用所述反馈信号调整所述电流脉冲的数目和正负方向。
磁场控制系统包含微处理系统、电机驱动系统和温度传感器。其中，电机驱动系统通过磁场调整电机的电源线，改变输入电流的脉冲数，设定磁场调整电机步近的角度。电机驱动系统通过磁场调整电机的信号线改变输入电流的正负，保证了磁场调节螺丝能够顺时针和逆时针旋转。电机驱动系统控制磁场调整电机逆时针旋转，磁场调节螺丝压紧磁铁，使得两磁铁间距缩小，即磁场强度增大此时法拉第旋光组件中的法拉第元件旋光角度增大。相反的，磁场调整电机顺时针旋转，磁场调节螺丝放松磁铁，使得两磁铁间距增大，即磁场强度减少，此时法拉第旋光组件中的法拉第元件旋光角度减少。在控制开始之前，在微处理系统中首先设定一个温度值，通常的，此温度为隔离器制作和耦合到性能最优状态的温度。通过温度和法拉第晶体的配合，隔离度的光谱曲线会出现经过优化的中心波长以及在该中心波长上有一对应的经过优化的隔离度值。
因为温度的改变会影响磁铁阵列的磁场强度和法拉第晶体的特性，因此温度传感器设置在各组磁体阵列之间，优选的，温度传感器设置各组磁体阵列之间并且靠近法拉第旋光组件的位置。温度传感器将法拉第旋光组件和磁铁组件周围的温度信号转换为电信号，并通过信号线孔位将电信号传输至磁场控制系统。通常温度传感器可以为热膨胀式传感器，电阻式传感器，热电偶传感器，集成温度传感器，实际使用可以根据需求选择使用。
在设计中，由于石英和法拉第元件对不同波长的维尔德常数是有差异的，针对所需要使用的中心波长设计石英长度和法拉第元件尺寸。在某一温度下，使得以上尺寸与磁场的配合在此波长下隔离度最大。当温度发生变化时，法拉第元件的维尔德常数和磁体阵列的磁场强度都会发生变化，此时最佳隔离度对应的中心波长即会发生漂移。为了使得最佳隔离度的中心波长仍然为设计的波长，即法拉第晶体仍然能达到设计的旋转角度，我们通过调整磁场使得此温度时仍然能达到要求的旋光角度，即最佳隔离度的中心波长仍然为设计的波长。
为了保证磁铁在其他温度也能达到相同的技术指标，需要将隔离器放置于高低温箱中进行定标，其中高低温箱的温度准确性得到校正，保证此温箱的温度准确性。而通常隔离器工作于10～50度之间，可以设定高低温箱中温度为10度、20度、30度、40度、50度。由于温度的改变隔离器的中心波长以及在该中心波长上的隔离度值相应改变。此时设定一个特定的脉冲数和电流的方向使得该隔离器在此温度下仍然保持最佳温度时的隔离度中心波长和隔离度值。
高低温箱中的每一个温度将对应一个特定的脉冲数和电流的方向，同样的也对应一个温度传感器的温度值。针对以上温度值，可以使用特定的数学拟合方法求得其他温度值的调整脉冲数、电流的方向与温度传感器的温度数据的数学关系。该数学拟合方法可以是多项式拟合、指数拟合等方式。
待在高低温箱中对隔离器的磁场调整系统定标完毕后，隔离器即在各种温度下进行工作。磁场控制系统的微处理系统通过温度传感器实时监测磁体阵列和法拉第旋光组件周围的温度，对比此时的温度值与最佳温度的差异。根据温差异度，磁场控制系统的电机驱动系统设置电机特定的脉冲和电流方向使得磁场调整螺丝顺时针或者逆时针旋转特定角度，继而改变法拉第元件所在位置的磁场强度，使得在此温度下仍然保持最佳温度时的隔离度中心波长和隔离度值。
参照图6，示出了本申请实施例中一种法拉第旋光组件的示意图。在本实施例中，所述磁场控制系统控制还包括：线圈601；
所述线圈601设置在所述法拉第旋光组件中；
所述线圈601用于为法拉第旋光组件提供辅助磁场。
除了通过调整磁体阵列到中心通孔的距离来调整法拉第元件受到的磁场强度外，还可以通过在法拉第旋光组件设置线圈601来调整法拉第元件受到的磁场强度。
在申请实施例中，通过线圈固定件将线圈601设置在法拉第元件的任一端口，通过磁场控制系统来调整线圈601的电流方向和电流大小。磁场控制系统包含微处理系统和线圈驱动系统。其中线圈驱动系统通过线圈601的电源线，改变线圈601输入电流的方向和大小改变辅助磁场的大小和方向。当线圈601和线圈固定件所产生磁场与磁铁组件磁场一致时，磁场强度加强。当线圈601和线圈固定件所产生磁场与磁铁组件磁场相反时，磁场强度减弱。
在控制开始之前，事先在微处理系统中设定一个温度值，通常的，此温度为隔离器制作和耦合到性能最优状态，由于温度和晶体的配合，隔离度的光谱曲线会出现一个中心波长以及在该中心波长上有一对应的隔离度值，此温度我们称为最佳温度。为了保证磁铁在其他温度也能达到相同的技术指标，将隔离器放置于高低温箱中进行定标，其中高低温箱的温度准确性得到校正，保证此高低温箱的温度准确性。
待在高低温箱中对隔离器的磁场调整系统定标完毕后，隔离器即在不同温度下工作时，所述磁场控制系统的微处理系统通过温度传感器实时监测磁铁组件和法拉第元件周围的温度。根据反馈的温度，磁场控制系统的磁场驱动系统设置线圈特定电流方向、电流大小，继而产生一个特定的辅助磁场实时补偿磁铁组件主磁场，使得在此温度下仍然保持最佳温度时的隔离度中心波长和隔离度值。通过以上方式保证了隔离器在各个温度仍然保持最佳温度时的隔离度中心波长和隔离度值，也保证了激光器在各个温度下的稳定工作。
作为本申请实施例的一种优选示例，所述隔离器主件还包括：承托柱；
所述承托柱邻接于所述中心通孔，所述法拉第旋光组件设置在所述承托柱之上。
所述温度传感器设置在所述承托柱之中。
实际中，承托柱应该设计的越薄越好，以减少磁体阵列的间距，使得法拉第元件所在位置磁场更强。
参照图7，示出了本申请光隔离器实施例的一种优选示例的结构图，其中，所述光隔离器还包括：与所述隔离器主件两端分别连接的入射准直器701和出射准直器702。
入射准直器701、出射准直器702和隔离器主件20组成双准直器隔离器。隔离器主件20两端设置有准直器固定件703，入射准直器701和出射准直器702通过准直器固定件703与隔离器主件20连接。准直器、准直器固定件703和隔离器主件20两两之间可以通过粘结剂，焊锡等方式连接。
入射准直器701导入所使用激光器的激光光束；出射准直器702耦合经过入射准直器701和隔离器主件20的激光光束到光纤中，最终输出到下一器件。隔离器主件20完成各种偏振态转化，光束从入射准直器701到出射准直器702具有较小的插入损耗；相反的，光束从出射准直器702到入射准直器701具有较大的插入损耗，即实现较高的隔离度。
参照图8，示出了本申请光隔离器实施例的一种优选示例的结构图，其中，所述光隔离器还包括：与所述隔离器主件20两端分别连接的入射准直器801和扩束系统81。
隔离器主件20左端设置有准直器固定件803，入射准直器801通过准直器固定件803与隔离器主件20连接。扩束系统81具体可以包括：双凹透镜811、平凸透镜812、镜筒813。扩束系统81将经过隔离器主件20后光束直径较小的光束扩束成光束直径较大的光束，实现较长距离传输。为了提升光束的质量，还可以修正双凹透镜或者平凸透镜的数量和形式。扩束系统81可以与隔离器主件20加工成为一个组件，也可以分开为两个组件。
参考图9，示出了本申请的一种光隔离实施例的结构图，在本申请实施例中，光隔离器包括：隔离器主件90、磁场调节模块91、入射准直器92、出射准直器93，隔离器主件90具有中心通孔901，隔离器主件90还可以包括：准直器固定件902、第一磁体阵列903、第二磁体阵列904、导磁铁905、法拉第旋光组件906、外壳907、上盖908、下盖909、固定螺丝910、磁场调节螺丝911、承托层912；法拉第旋光组件906包括：第一分束器、第二分束器、法拉第元件和石英旋转器；磁场调节模块91包括：磁场调整电机921、温度传感器922、磁场控制系统923、信号线孔位924。
法拉第旋光组件906设置在所述中心通孔901之中。准直器固定件902设置在隔离器主件90两端，入射准直器92和出射准直器93通过准直器固定件902与隔离器主件90连接。入射准直器92导入所使用激光器的激光光束，法拉第旋光组件905将光束偏转然后出射到出射准直器93；出射准直器93耦合经过入射准直器92和隔离器主件90的激光光束到光纤中，最终输出到下一器件。
第一磁体阵列903和第二磁体阵列904关于中心通孔901上下对称排列；第一磁体阵列903和第二磁体阵列904都为经典的海尔贝克磁块阵列，第一磁体阵列903和第二磁体阵列904都包括：三个与中心通孔平行排列的第一磁体、第二磁体和第三磁体。
第一磁体阵列的第一磁体磁场方向向上，第一磁体阵列的第二磁体磁场方向水平向右，第一磁体阵列的第三磁体磁场方向水平向下；第二磁体阵列的第一磁体磁场方向向下，第二磁体阵列的第二磁体磁场方向水平向右，第二磁体阵列的第三磁体磁场方向水平向上。第一磁体阵列和第二磁体阵列对位于中心通孔的法拉第旋光组件的磁场方向相同，都为向左。
在第一磁体阵列903的上方和第二磁体阵列904的下方都设置有导磁铁905，导磁铁905和三个不同方向的磁铁通常通过胶黏剂或者外加结构固定。
外壳907、上盖908、下盖909和固定螺丝910将第一磁体阵列903和第二磁体阵列904固定在壳体内部。
在壳体上方设置有磁场调节螺丝911，通过调节磁场调节螺丝911可以改变第一磁体阵列903和第二磁体阵列904的间距。
承托层912设置在中心通孔901下方并且与外壳907连接，承托层912用于承托法拉第旋光组件906。法拉第旋光组件906包括分别设置在法拉第元件两端第一分束器和第二分束器，石英旋转器设置在法拉第元件与第一分束器或所述第二分束器之间。
温度传感器922设置在承托层912中，并且放置两磁铁组件之间且临近法拉第旋光组件906的位置。信号线孔位924是设置在承托层912中的通道，温度传感器922的信号线通过信号线孔位924与磁场控制系统923连接。磁场调整电机921与磁场调节螺丝911连接，在输入特定电流和脉冲的情况下，磁场调整电机921带动磁场调节螺丝911调整到合适的磁场。磁场控制系统923包含微处理系统和电机驱动系统。其中电机驱动系统通过向磁场调整电机921输入电流脉冲，改变所述磁场调整电机921的角位移；电机驱动系统通过调整所述电流脉冲的正负方向改变所述磁场调整电机921旋转的方向。微处理器接收温度传感器922的探测的信号；微处理器采用探测到的温度值与预设的最佳温度值对比，得到反馈信号；电机驱动系统采用反馈信号调整所述电流脉冲的数目和正负方向。
电机驱动系统控制磁场调整电机921逆时针旋转，磁场调节螺丝压紧磁铁，使得两磁铁间距缩小，即磁场强度增大此时法拉第旋光组件中的法拉第元件旋光角度增大。相反的，磁场调整电机921顺时针旋转，磁场调节螺丝911放松磁铁，使得两磁铁间距增大，即磁场强度减少，此时法拉第旋光组件906中的法拉第元件旋光角度减少。
本申请还公开了一种激光输出头，所述激光输出头包括：光隔离器；所述光隔离器可以包括：隔离器主件和磁场调节模块；所述隔离器主件中心具有中心通孔；所述隔离器主件包括：至少一组磁体阵列、设置在所述中心通孔中的法拉第旋光组件和磁场调节螺丝；所述磁体阵列围绕所述中心通孔排列；
所述磁场调节模块包括：磁场调整电机；所述磁场调节螺丝分别与所述磁场调整电机和所述磁体阵列连接；所述磁场调整电机用于，通过改变所述磁场调节螺丝的位移量来调整所述磁体阵列对所述法拉第旋光组件的磁场强度。
所述磁体阵列包括：与所述中心通孔平行排列的第一磁体、第二磁体和第三磁体；
所述第一磁体的磁场方向垂直于所述中心通孔；
所述第二磁体的磁场方向平行于所述中心通孔；
所述第三磁体的磁场方向垂直于所述中心通孔并与所述第一磁体的磁体方法相反。
所述磁场调节模块还包括：磁场控制系统；
所述磁场控制系统与所述磁场调整电机连接，所述磁场控制系统控制所述磁场调整电机的工作状态。
所述磁场控制系统包括：电机驱动系统；
所述电机驱动系统通过向所述磁场调整电机输入电流脉冲，改变所述磁场调整电机的角位移；
所述电机驱动系统通过调整所述电流脉冲的正负方向改变所述磁场调整电机旋转的方向。
所述磁场控制系统还包括：微处理器和温度传感器；
所述温度传感器设置在所述磁体阵列之间，用于将所述法拉第旋光组件和磁铁组件周围的温度信号转换为电信号，将电信号传输至所述磁场控制系统；
所述微处理器接收所述温度传感器的探测的信号；
所述微处理器采用探测到的温度值与预设的最佳温度值对比，得到反馈信号；
所述电机驱动系统采用所述反馈信号调整所述电流脉冲的数目和正负方向。
所述的光隔离器还包括：与所述隔离器主件两端分别连接的入射准直器和出射准直器。
所述的光隔离器还包括：与所述隔离器主件两端分别连接的入射准直器和扩束系统。
所述磁场控制系统控制还包括：线圈；
所述线圈设置在所述法拉第旋光组件中；
所述线圈用于为法拉第旋光组件提供辅助磁场。
所述法拉第旋光组件包括：第一分束器、第二分束器、法拉第元件和石英旋转器；
所述第一分束器与所述第二分束器分别设置在所述法拉第元件两端；
所述石英旋转器设置在所述法拉第元件与所述第一分束器或所述第二分束器之间。
所述法拉第旋光组件还包括：分别设置在所述法拉第元件两端的第一反射片和第二反射片；
所述第一反射片与所述第二反射片形成反射光路。
所述法拉第旋光组件还包括：起偏器、检偏器和法拉第元件；
所述起偏器与和所述检偏器分别设置在所述法拉第元件两端。
所述隔离器主件还包括：导磁铁；
所述导磁铁与所述磁体阵列连接；所述导磁铁用于调节法拉第元件所在位置的磁场方向和磁场强度。
所述隔离器主件还包括：承托柱；
所述承托柱邻接于所述中心通孔，所述法拉第旋光组件设置在所述承托柱之上。
所述温度传感器设置在所述承托柱之中。
本申请还公开了一种激光器，所述激光器包括：光隔离器；所述光隔离器可以包括：隔离器主件和磁场调节模块；所述隔离器主件中心具有中心通孔；所述隔离器主件包括：至少一组磁体阵列、设置在所述中心通孔中的法拉第旋光组件和磁场调节螺丝；所述磁体阵列围绕所述中心通孔排列；
所述磁场调节模块包括：磁场调整电机；所述磁场调节螺丝分别与所述磁场调整电机和所述磁体阵列连接；所述磁场调整电机用于，通过改变所述磁场调节螺丝的位移量来调整所述磁体阵列对所述法拉第旋光组件的磁场强度。
所述磁体阵列包括：与所述中心通孔平行排列的第一磁体、第二磁体和第三磁体；
所述第一磁体的磁场方向垂直于所述中心通孔；
所述第二磁体的磁场方向平行于所述中心通孔；
所述第三磁体的磁场方向垂直于所述中心通孔并与所述第一磁体的磁体方法相反。
所述磁场调节模块还包括：磁场控制系统；
所述磁场控制系统与所述磁场调整电机连接，所述磁场控制系统控制所述磁场调整电机的工作状态。
所述磁场控制系统包括：电机驱动系统；
所述电机驱动系统通过向所述磁场调整电机输入电流脉冲，改变所述磁场调整电机的角位移；
所述电机驱动系统通过调整所述电流脉冲的正负方向改变所述磁场调整电机旋转的方向。
所述磁场控制系统还包括：微处理器和温度传感器；
所述温度传感器设置在所述磁体阵列之间，用于将所述法拉第旋光组件和磁铁组件周围的温度信号转换为电信号，将电信号传输至所述磁场控制系统；
所述微处理器接收所述温度传感器的探测的信号；
所述微处理器采用探测到的温度值与预设的最佳温度值对比，得到反馈信号；
所述电机驱动系统采用所述反馈信号调整所述电流脉冲的数目和正负方向。
所述的光隔离器还包括：与所述隔离器主件两端分别连接的入射准直器和出射准直器。
所述的光隔离器还包括：与所述隔离器主件两端分别连接的入射准直器和扩束系统。
所述磁场控制系统控制还包括：线圈；
所述线圈设置在所述法拉第旋光组件中；
所述线圈用于为法拉第旋光组件提供辅助磁场。
所述法拉第旋光组件包括：第一分束器、第二分束器、法拉第元件和石英旋转器；
所述第一分束器与所述第二分束器分别设置在所述法拉第元件两端；
所述石英旋转器设置在所述法拉第元件与所述第一分束器或所述第二分束器之间。
所述法拉第旋光组件还包括：分别设置在所述法拉第元件两端的第一反射片和第二反射片；
所述第一反射片与所述第二反射片形成反射光路。
所述法拉第旋光组件还包括：起偏器、检偏器和法拉第元件；
所述起偏器与和所述检偏器分别设置在所述法拉第元件两端。
所述隔离器主件还包括：导磁铁；
所述导磁铁与所述磁体阵列连接；所述导磁铁用于调节法拉第元件所在位置的磁场方向和磁场强度。
所述隔离器主件还包括：承托柱；
所述承托柱邻接于所述中心通孔，所述法拉第旋光组件设置在所述承托柱之上。
所述温度传感器设置在所述承托柱之中。
需要说明的是，对于方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请实施例并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请实施例，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本申请实施例所必须的。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
本领域内的技术人员应明白，本申请实施例的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本申请实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请实施例是参照根据本申请实施例的方法、终端设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理终端设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理终端设备上，使得在计算机或其他可编程终端设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本申请实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请实施例范围的所有变更和修改。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
以上对本申请所提供的一种光隔离器、一种激光输出头及一种激光器，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (16)

1.一种光隔离器，其特征在于，包括：隔离器主件和磁场调节模块；所述隔离器主件中心具有中心通孔；所述隔离器主件包括：至少一组磁体阵列、设置在所述中心通孔中的法拉第旋光组件和磁场调节螺丝；所述磁体阵列围绕所述中心通孔排列；
所述磁场调节模块包括：磁场调整电机；所述磁场调节螺丝分别与所述磁场调整电机和所述磁体阵列连接；所述磁场调整电机用于，通过改变所述磁场调节螺丝的位移量来调整所述磁体阵列对所述法拉第旋光组件的磁场强度。
2.根据权利要求1所述的光隔离器，其特征在于，所述磁体阵列包括：与所述中心通孔平行排列的第一磁体、第二磁体和第三磁体；
所述第一磁体的磁场方向垂直于所述中心通孔；
所述第二磁体的磁场方向平行于所述中心通孔；
所述第三磁体的磁场方向垂直于所述中心通孔并与所述第一磁体的磁体方法相反。
3.根据权利要求1所述的光隔离器，其特征在于，所述磁场调节模块还包括：磁场控制系统；
所述磁场控制系统与所述磁场调整电机连接，所述磁场控制系统控制所述磁场调整电机的工作状态。
4.根据权利要求3所述的光隔离器，其特征在于，所述磁场控制系统包括：电机驱动系统；
所述电机驱动系统通过向所述磁场调整电机输入电流脉冲，改变所述磁场调整电机的角位移；
所述电机驱动系统通过调整所述电流脉冲的正负方向改变所述磁场调整电机旋转的方向。
5.根据权利要求4所述的光隔离器，其特征在于，所述磁场控制系统还包括：微处理器和温度传感器；
所述温度传感器设置在所述磁体阵列之间，用于将所述法拉第旋光组件和磁铁组件周围的温度信号转换为电信号，将电信号传输至所述磁场控制系统；
所述微处理器接收所述温度传感器的探测的信号；
所述微处理器采用探测到的温度值与预设的最佳温度值对比，得到反馈信号；
所述电机驱动系统采用所述反馈信号调整所述电流脉冲的数目和正负方向。
6.根据权利要求1所述的光隔离器，其特征在于，还包括：与所述隔离器主件两端分别连接的入射准直器和出射准直器。
7.根据权利要求1所述的光隔离器，其特征在于，还包括：与所述隔离器主件两端分别连接的入射准直器和扩束系统。
8.根据权利要求1所述的光隔离器，其特征在于，所述磁场控制系统控制还包括：线圈；
所述线圈设置在所述法拉第旋光组件中；
所述线圈用于为法拉第旋光组件提供辅助磁场。
9.根据权利要求1所述的光隔离器，其特征在于，所述法拉第旋光组件包括：第一分束器、第二分束器、法拉第元件和石英旋转器；
所述第一分束器与所述第二分束器分别设置在所述法拉第元件两端；
所述石英旋转器设置在所述法拉第元件与所述第一分束器或所述第二分束器之间。
10.根据权利要求9所述的光隔离器，其特征在于，所述法拉第旋光组件还包括：分别设置在所述法拉第元件两端的第一反射片和第二反射片；
所述第一反射片与所述第二反射片形成反射光路。
11.根据权利要求1所述的光隔离器、其特征在于，所述法拉第旋光组件还包括：起偏器、检偏器和法拉第元件；
所述起偏器与和所述检偏器分别设置在所述法拉第元件两端。
12.根据权利要求9或10或11所述的光隔离器，其特征在于，所述隔离器主件还包括：导磁铁；
所述导磁铁与所述磁体阵列连接；所述导磁铁用于调节法拉第元件所在位置的磁场方向和磁场强度。
13.根据权利要求1所述的光隔离器，其特征在于，所述隔离器主件还包括：承托柱；
所述承托柱邻接于所述中心通孔，所述法拉第旋光组件设置在所述承托柱之上。
14.根据权利要求13所述的光隔离器，其特征在于，所述温度传感器设置在所述承托柱之中。
15.一种激光输出头，其特征在于，包括如权利要求1-14任一项所述的光隔离器。
16.一种激光器，其特征在于，包括如权利要求1-14任一项所述的光隔离器。
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