CN105044934A - 一种光隔离器、激光输出头及激光设备 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供了一种光隔离器，包括：隔离器主件和恒温模块；所述隔离器主件中心具有中心通孔；所述隔离器主件还包括：至少一组磁体阵列和设置在所述中心通孔中的法拉第旋光组件；所述磁体阵列围绕所述中心通孔排列；所述恒温模块包括：温度传感器和温度调节器；所述温度传感器设置在所述磁体阵列之间，所述温度传感器探测所述磁体阵列与所述法拉第旋光组件的温度；所述温度调节器调节所述磁体阵列和所述法拉第旋光组件的温度。本申请通过恒温模块，保持光隔离器内部的温度，使得在不同工作环境中隔离度保持稳定。
Description
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、激光输出头及激光设备。
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。
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、激光输出头及激光设备。
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：隔离器主件和恒温模块；所述隔离器主件中心具有中心通孔；所述隔离器主件还包括：至少一组磁体阵列和设置在所述中心通孔中的法拉第旋光组件；所述磁体阵列围绕所述中心通孔排列；
所述恒温模块包括：温度传感器和温度调节器；所述温度传感器设置在所述磁体阵列之间，所述温度传感器探测所述磁体阵列和所述法拉第旋光组件的温度；所述温度调节器调节所述磁体阵列和所述法拉第旋光组件的温度。
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场方向相反。
优选的，所述恒温模块还包括：温度控制系统；
所述温度控制系统接收所述温度传感器检测的温度数据；
所述温度控制系统控制所述温度调节器的工作状态。
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，所述隔离器主件还包括：磁场调节螺丝；
所述磁场调节螺丝与所述磁体阵列连接；所述磁场调节螺丝用于调整所述磁体阵列与所述中心通孔之间的距离。
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；
所述第一分束器和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：光隔离器；所述光隔离器包括：隔离器主件和恒温模块；所述隔离器主件中心具有中心通孔；所述隔离器主件还包括：至少一组磁体阵列和设置在所述中心通孔中的法拉第旋光组件；所述磁体阵列围绕所述中心通孔排列；
所述恒温模块包括：温度传感器和温度调节器；所述温度传感器设置在所述磁体阵列之间，所述温度传感器探测所述磁体阵列和所述法拉第旋光组件的温度；所述温度调节器调节所述磁体阵列和所述法拉第旋光组件的温度。
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场方向相反。
优选的，所述恒温模块还包括：温度控制系统；
所述温度控制系统接收所述温度传感器检测的温度数据；
所述温度控制系统控制所述温度调节器的工作状态。
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，所述隔离器主件还包括：磁场调节螺丝；
所述磁场调节螺丝与所述磁体阵列连接；所述磁场调节螺丝用于调整所述磁体阵列与所述中心通孔之间的距离。
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；
所述第一分束器和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设备，所述激光设备包括光隔离器；所述光隔离器包括：隔离器主件和恒温模块；所述隔离器主件中心具有中心通孔；所述隔离器主件还包括：至少一组磁体阵列和设置在所述中心通孔中的法拉第旋光组件；所述磁体阵列围绕所述中心通孔排列；
所述恒温模块包括：温度传感器和温度调节器；所述温度传感器设置在所述磁体阵列之间，所述温度传感器探测所述磁体阵列和所述法拉第旋光组件的温度；所述温度调节器调节所述磁体阵列和所述法拉第旋光组件的温度。
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场方向相反。
优选的，所述恒温模块还包括：温度控制系统；
所述温度控制系统接收所述温度传感器检测的温度数据；
所述温度控制系统控制所述温度调节器的工作状态。
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，所述隔离器主件还包括：磁场调节螺丝；
所述磁场调节螺丝与所述磁体阵列连接；所述磁场调节螺丝用于调整所述磁体阵列与所述中心通孔之间的距离。
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；
所述第一分束器和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：
本申请通过在光隔离器中设置恒温模块，在光隔离器使用与不同的工作环境温度时，通过恒温模块，保持光隔离器内部的温度，使得在不同工作环境中隔离度保持稳定。
附图说明
图1是本申请的一种光隔离实施例的结构图；
图2是一种具有两个磁体阵列的光隔离器的结构图；
图3是本申请实施例中一种法拉第旋光组件的示意图；
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是本申请光隔离器实施例的一种优选示例的结构图；
图6是本申请光隔离器实施例的一种优选示例的结构图；
图7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。
本申请实施例的核心构思之一在于，本申请通过在光隔离器中设置恒温模块，在光隔离器使用与不同的工作环境温度时，通过恒温模块，保持光隔离器内部的温度。
参照图1，示出了本申请的一种光隔离实施例的结构图，具体可以包括：隔离器主件10和恒温模块11；所述隔离器主件中心具有中心通孔101；所述隔离器主件还包括：至少一组磁体阵列102和设置在所述中心通孔中的法拉第旋光组件103；所述磁体阵列102围绕所述中心通孔101排列；
所述恒温模块11包括：温度传感器111和温度调节器112；所述温度传感器设置在所述磁体阵列102之间，所述温度传感器11探测所述磁体阵列102和所述法拉第旋光组件103的温度；所述温度调节器112调节所述磁体阵列102和所述法拉第旋光组件103的温度。
在本申请实施例中，法拉第旋光组件103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。我们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，最终隔离器的隔离度变差。
因此，在本申请实施例中，为隔离器添加了恒温模块以保持隔离器内部磁体阵列温度的温度，保证磁场强度的稳定，使得无论隔离器在何种工作温度时都保持最佳隔离度。
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。通常此种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。
在温度传感器探测到温度变化后，通过温度调节器实时调整磁铁阵列和法拉第旋光组件的温度，温度调节器的数量可以按实际的需求调整，温度调节器可以设置在磁体阵列和法拉第旋光组件周围，更进一步的，温度传感器的位置可以通过光隔离器的结构进行调节。
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。
在本申请中实施例中，通过多组的磁体阵列来为法拉第旋光组件提供磁场，磁铁阵列的数量和排列方式可以按实际需求的旋光角度和隔离器的构造进行调整。例如，设置两组磁体阵列关于中心通孔上下对称排列；设置4组伞形的磁体阵列，4组磁铁阵列围绕中心通孔可以连接成圆柱形。
参照图2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20和下方磁体阵列21；上方磁体阵列20包括：上方第一磁体201、上方第二磁体202和上方第三磁体203；下方磁体阵列21包括：下方第一磁体211、下方第二磁体212和下方第三磁体213。
假设中心通孔为水平放置，那么，上方第一磁体201磁场方向垂直向上，上方第二磁体202的磁场方向为水平向右，上方第三磁体203的磁场方向为垂直向下，从整体来看，上方磁体阵列20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211磁场方向垂直向下，下方第二磁体212的磁场方向为水平向右，下方第三磁体213的磁场方向为垂直向上，下方磁体阵列20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3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103包括：第一分束器301、第二分束器302、法拉第元件303和石英旋转器304；
所述第一分束器301与所述第二分束器302分别设置在所述法拉第元件303两端；
所述石英旋转器304设置在所述法拉第元件303与所述第一分束器301或所述第二分束器302之间。
假设光束从左往右传播，从入光方向看，第一分束器301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303把两束光旋转45度，石英旋转器304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302汇聚成一束光。从回光方向看，第二分束器302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303把两束光旋转-45度，石英旋转器304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。
作为本申请实施例的一种优选示例，所述法拉第旋光组件还可以包括：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。
检偏器与起偏器成45度放置，假设光束从左往右传播，从入光方向看，起偏器将入射光转换成线偏振光，线偏振光经过法拉第原件后正向偏转了45度，恰好低损耗通过检偏器。从回光方向看，反射的线偏振光经检偏器入射到法拉第元件，反射的偏振光光经法拉第元件正向偏转了45度，此时反射的偏振光的偏振方向与起偏器的偏振方向正交，反射的偏振光完全损耗，因而不能通过检偏器。
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103包括：第一分束器401、第二分束器402、法拉第元件403、石英旋转器404、分别设置在所述法拉第元件403两端的第一反射片405和第二反射片406和导磁铁407；所述第一反射片405与所述第二反射片406形成反射光路。
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401、第二分束器402、法拉第元件403、石英旋转器404的位置，使得经过第一分束器的光线能被法拉第元件403第一反射片405和第二反射片406来回反射，最后光束经第二反射片406反射进石英旋转器403，经石英旋转器406入射到第二分束器402。反射片在靠近法拉第元件的一侧镀制有与所使用激光设备波长匹配的高反膜。
第一反射片405与第二反射片406之间的反射次数，通过法拉第元件相对于光轴的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407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，所述恒温模块还包括：温度控制系统；
所述温度控制系统接收所述温度传感器检测的温度数据；
所述温度控制系统控制所述温度调节器的工作状态。
在本申请实施例中，所述温度调节器具体可以为：半导体制冷器，或者，微型压缩机。
半导体制冷器是利用珀耳帖效应进行制冷或加热的半导体软件。珀耳帖效应是当用导体连接两块不同的金并接通直流电时，一个接点处温度降低，另一个接点处温度升高。若将电源反接，则接点处的温度相反变化。半导体制冷器的两个导线与温度控制系统连接。根据所输入电流的方向修改靠近磁体阵列方向的一面为发热面或者制冷面。半导体制冷器根据输入电流的大小改变制冷的温度。其中，靠近此贴阵列的一面为工作面，另外一面为散热面。在半导体制冷器的散热面可与散热系统。散热系统与半导体制冷器的散热面紧密连接，两者使用导热粘结剂等方式连接，使得半导体制冷器与散热系统良好连接。散热系统通常使用铜等导热效果较好的材料制作。当半导体制冷器的散热面为冷面时，散热系统能快速提升半导体制冷器的散热面温度。当半导体制冷器的散热面为热面时，散热系统能快速下降半导体制冷器的散热面温度。实际过程中，如果体积等因素允许，我们可以把使用微型压缩机制冷代替半导体制冷器。
温度控制系统可以通过在隔离器主件中设置的信号线孔位与温度传感器相连，温度传感器把周围的温度信号转换为电信号，信号线通过信号线孔位传输至温度控制系统。温度控制系统通常包含一个温度调节器驱动模块和微处理系统。恒温控制开始之前，在微处理系统中首先设定一个温度值，开始后，所述微处理器系统不断采集所述温度传感器检测的温度值，然后将采集的温度值与设定的温度值相比较，经过计算，再根据比较的结果控制温度调节器驱动模块驱动所述温度调节器的电流大小及方向，使温度调节器的工作面对所述磁铁组件和法拉第元件所在空间进行加热或者制冷，从而满足所述恒温控制。当磁铁组件和法拉第元件所在空间温度较高时，工作面制冷，散热面加热，散热面通过散热系统下降温度。当磁铁组件和法拉第旋光组件所在空间温度较低时，工作面制热，散热面制冷，散热面通过散热系统提升温度。通过以上方式，恒温模块保证了磁铁组件和法拉第旋光组件所在空间温度保持在所设温度范围。通常的，此温度为隔离器制作和耦合到性能最优状态所在的温度。实际使用中，根据所需控制温度的精确度和需要恒温的空间灵活配置半导体制冷器、温度控制系统、温度传感器、信号线孔位等的位置和数量。
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5，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501和出射准直器502；
入射准直器501、出射准直器502和隔离器主件10组成双准直器隔离器。隔离器主件10两端设置有准直器固定件503，入射准直器501和出射准直器502通过准直器固定件503与隔离器主件10连接。准直器、准直器固定件503和隔离器主件10任两者之间可以通过粘结剂，焊锡等方式连接。
入射准直器501导入所使用激光器的激光光束；出射准直器502耦合经过入射准直器501和隔离器主件10的激光光束到光纤中，最终输出到下一器件。隔离器主件10完成各种偏振态转化，光束从入射准直器501到出射准直器502具有较小的插入损耗；相反的，光束从出射准直器502到入射准直器501具有较大的插入损耗，即实现较高的隔离度。
如图5所示，在本申请实施例中，所述隔离器主件10还包括：磁场调节螺丝504；
所述磁场调节螺丝504与所述磁体阵列102连接；所述磁场调节螺丝504用于调整所述磁体阵列102与所述中心通孔101之间的距离。
通过磁场调节螺丝504可以改变磁体阵列102与中心通孔101之间的距离，从而改变通过法拉第旋光组件的磁场强度。磁场调节螺丝可以分布在隔离器的上方、下方。甚至根据所设计的磁铁结构，我们可以放置于磁铁的左右两侧，其数量最少为一个。
参照图6，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10两端分别连接的入射准直器601和扩束系统61；
隔离器主件10左端设置有准直器固定件603，入射准直器601通过准直器固定件603与隔离器主件10连接。扩束系统61具体可以包括：双凹透镜611、平凸透镜612、镜筒613。扩束系统61将经过隔离器主件10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61可以与隔离器主件10加工成为一个组件，也可以分开为两个组件。
参照图7，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70、恒温模块71、入射准直器72、出射准直器73，隔离器主件70具有中心通孔701，隔离器主件70还可以包括：准直器固定件702、第一磁体阵列703、第二磁体阵列704、导磁铁705、法拉第旋光组件706、外壳707、上盖708、下盖709、固定螺丝710、磁场调节螺丝711、承托层712；法拉第旋光组件706包括：第一分束器、第二分束器、法拉第元件和石英旋转器；恒温模块71包括：半导体制冷器721、温度传感器722、温度控制系统723、信号线孔位724、散热系统725。
在本实施例中，光隔离器的光轴方向为从左往右水平方向，法拉第旋光组件706设置在所述中心通孔701之中。准直器固定件702设置在隔离器主件70两端，入射准直器72和出射准直器73通过准直器固定件701与隔离器主件70连接。入射准直器72导入所使用激光器的激光光束，法拉第旋光组件706将光束偏转然后出射到出射准直器73；出射准直器73耦合经过入射准直器72和隔离器主件70的激光光束到光纤中，最终输出到下一器件。
第一磁体阵列703和第二磁体阵列704关于中心通孔701上下对称排列；第一磁体阵列703和第二磁体阵列704都为经典的海尔贝克磁块阵列，第一磁体阵列703和第二磁体阵列704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703的上方和第二磁体阵列704的下方都设置有导磁铁705，导磁铁705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707、上盖708、下盖709和固定螺丝710将第一磁体阵列703和第二磁体阵列704固定在壳体内部。在壳体上方设置有磁场调节螺丝711，通过调节磁场调节螺丝711可以改变第一磁体阵列703和第二磁体阵列704的间距，磁场调节螺丝711可以设置在隔离器主件70的上方、下方，也可以根据磁体阵列的结构设置在隔离器主件70的左右两端，其数量至少为一个。
承托层712设置在中心通孔701下方并且与外壳707连接，承托层712用于承托法拉第旋光组件706。法拉第旋光组件706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722设置在承托层712中，并且放置两磁铁组件之间且临近法拉第旋光组件706的位置。信号线孔位724是设置在承托层712中的通道，温度传感器722的信号线通过信号线孔位724与温度控制系统723连接。
半导体制冷器721放置于磁体阵列和外壳707之间，半导体制冷器721靠近磁体阵列的一面为工作面，另外一面为散热面。在本实施例中半导体制冷器721的左侧为散热系统725。散热系统725与半导体制冷器721的散热面紧密连接，两者使用导热粘结剂等方式连接，使得半导体制冷器721与散热系统725良好连接。温度控制系统723安放于两散热系统725之间，实际设计中我们可以根据体积和实际器件修改安放位置。
本申请中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：
隔离器主件和恒温模块；所述隔离器主件中心具有中心通孔；所述隔离器主件还包括：至少一组磁体阵列和设置在所述中心通孔中的法拉第旋光组件；所述磁体阵列围绕所述中心通孔排列；
所述恒温模块可以包括：温度传感器和温度调节器；所述温度传感器设置在所述磁体阵列之间，所述温度传感器探测所述磁体阵列和所述法拉第旋光组件的温度；所述温度调节器调节所述磁体阵列和所述法拉第旋光组件的温度。
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。
所述恒温模块还可以包括：温度控制系统；
所述温度控制系统接收所述温度传感器检测的温度数据；
所述温度控制系统控制所述温度调节器的工作状态。
所述光隔离器还可以包括：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。
所述光隔离器还可以包括：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。
所述隔离器主件还可以包括：磁场调节螺丝；
所述磁场调节螺丝与所述磁体阵列连接；所述磁场调节螺丝用于调整所述磁体阵列与所述中心通孔之间的距离。
所述法拉第旋光组件可以包括：第一分束器、第二分束器、法拉第元件和石英旋转器；
所述第一分束器和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可以包括：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可以包括：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。
所述隔离器主件还可以包括：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。
所述隔离器主件还可以包括：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。
所述温度传感器可以设置在所述承托柱之中。
本申请中还公开了一种激光设备，所述激光设备包括：光隔离器；所述光隔离器可以包括：
隔离器主件和恒温模块；所述隔离器主件中心具有中心通孔；所述隔离器主件还包括：至少一组磁体阵列和设置在所述中心通孔中的法拉第旋光组件；所述磁体阵列围绕所述中心通孔排列；
所述恒温模块可以包括：温度传感器和温度调节器；所述温度传感器设置在所述磁体阵列之间，所述温度传感器探测所述磁体阵列和所述法拉第旋光组件的温度；所述温度调节器调节所述磁体阵列和所述法拉第旋光组件的温度。
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。
所述恒温模块还可以包括：温度控制系统；
所述温度控制系统接收所述温度传感器检测的温度数据；
所述温度控制系统控制所述温度调节器的工作状态。
所述光隔离器还可以包括：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。
所述光隔离器还可以包括：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。
所述隔离器主件还可以包括：磁场调节螺丝；
所述磁场调节螺丝与所述磁体阵列连接；所述磁场调节螺丝用于调整所述磁体阵列与所述中心通孔之间的距离。
所述法拉第旋光组件可以包括：第一分束器、第二分束器、法拉第元件和石英旋转器；
所述第一分束器和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可以包括：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可以包括：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。
所述隔离器主件还可以包括：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。
所述隔离器主件还可以包括：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。
所述温度传感器可以设置在所述承托柱之中。
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、激光输出头及激光设备，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 (14)
1.一种光隔离器，其特征在于，包括：隔离器主件和恒温模块；所述隔离器主件中心具有中心通孔；所述隔离器主件还包括：至少一组磁体阵列和设置在所述中心通孔中的法拉第旋光组件；所述磁体阵列围绕所述中心通孔排列；
所述恒温模块包括：温度传感器和温度调节器；所述温度传感器设置在所述磁体阵列之间，所述温度传感器探测所述磁体阵列和所述法拉第旋光组件的温度；所述温度调节器调节所述磁体阵列和所述法拉第旋光组件的温度。
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场方向相反。
3.根据权利要求1所述的光隔离器，其特征在于，所述恒温模块还包括：温度控制系统；
所述温度控制系统接收所述温度传感器检测的温度数据；
所述温度控制系统控制所述温度调节器的工作状态。
4.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。
5.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。
6.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：磁场调节螺丝；
所述磁场调节螺丝与所述磁体阵列连接；所述磁场调节螺丝用于调整所述磁体阵列与所述中心通孔之间的距离。
7.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；
所述第一分束器和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。
8.根据权利要求7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。
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。
10.根据权利要求7或8或9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。
11.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。
12.根据权利要求11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。
13.一种激光输出头，其特征在于，包括如权利要求1-12任一项所述的光隔离器。
14.一种激光设备，其特征在于，包括如权利要求1-12任一项所述的光隔离器。
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| CN201510477747.0A CN105044934A (zh) | 2015-08-06 | 2015-08-06 | 一种光隔离器、激光输出头及激光设备 |
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