CN107238952A - 调节隔离度的方法、光纤隔离器以及光纤激光器 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了调节隔离度的方法、光纤隔离器以及光纤激光器，涉及激光器技术领域。所述调节隔离度的方法应用于光纤隔离器，所述光纤隔离器的光束隔离结构中设置有磁旋光晶体和半波片；以角度θ表示所述磁旋光晶体的旋光角度，角度θ＝K×λ×B×L；当所述磁旋光晶体将正向入射的e偏振光和o偏振光的偏振方向正向旋转角度θ时，所述半波片将正向入射的所述e偏振光和所述o偏振光的偏振方向正向旋转角度β；在角度θ发生变化后，转动所述半波片，使得角度β等于角度θ，此时所述磁旋光晶体与所述半波片对反向光的隔离度最大。本发明实施例公开的技术方案有利于简化光纤隔离器的结构，增加使用纤隔离器的便利性。

Description

调节隔离度的方法、光纤隔离器以及光纤激光器

技术领域

本发明实施例公开的技术方案涉及激光器技术领域，尤其涉及调节隔离度的方法、光纤隔离器以及光纤激光器。

背景技术

目前，光纤激光器的功率越来越大，在军事、医疗、工业制造等领域有着广泛的应用。

由磁旋光晶体和磁体组成的隔离器芯对温度比较敏感。当环境温度改变时，所述磁旋光晶体的旋光角度也会发生变化，导致所述光纤隔离器对反向光的隔离度降低，并削弱了正向光的传输效率。

发明人在研究本发明的过程中发现，现有技术中调节隔离度的方法需要给光纤隔离器额外配置温控装置或者调节磁场磁场强度的装置，造成光纤隔离器过于笨重使用不便。

发明内容

本发明公开的技术方案至少能够解决以下技术问题：现有技术中调节隔离度的方法需要给光纤隔离器额外配置温控装置或者调节磁场磁场强度的装置，造成光纤隔离器过于笨重使用不便。

本发明的一个或者多个实施例公开了一种调节隔离度的方法，应用于光纤隔离器，所述光纤隔离器的光束隔离结构中设置有磁旋光晶体和半波片，以角度θ表示所述磁旋光晶体的旋光角度，角度θ＝K×λ×B×L，K为所述磁旋光晶体的温度函数，λ为入射至所述磁旋光晶体的e偏振光或o偏振光的波长，B为所述磁旋光晶体所处磁场的磁场强度，L为所述磁旋光晶体在光路方向的长度。以角度β表示所述半波片的旋光角度，转动所述半波片时角度β将改变。

所述磁旋光晶体与所述半波片之间满足以下条件：当所述磁旋光晶体将正向入射的e偏振光和o偏振光的偏振方向正向旋转角度θ时，所述半波片将正向入射的所述e偏振光和所述o偏振光的偏振方向正向旋转角度β；当所述半波片将反向入射的e偏振光和o偏振光的偏振方向反向旋转角度β时，所述磁旋光晶体将反向入射的所述e偏振光和所述o偏振光的偏振方向正向旋转角度θ。

在角度θ发生变化后，转动所述半波片，使得角度β等于角度θ，此时所述磁旋光晶体与所述半波片对反向光的隔离度最大。

在本发明的一个或者多个实施例中，当角度θ减小Ф度，所述光纤隔离器的隔离度降低时，反向转动所述半波片Ф/2度以增加所述光纤隔离器的隔离度。

当角度θ增大Ф度，所述光纤隔离器的隔离度降低时，正向转动所述半波片Ф/2度以增加所述光纤隔离器的隔离度。

在本发明的一个或者多个实施例中，当所述磁旋光晶体的温度升高x摄氏度，角度θ减小Ф度，所述光纤隔离器的隔离度降低时，反向转动所述半波片Ф/2度以增加所述光纤隔离器的隔离度。

当所述磁旋光晶体的温度降低x摄氏度，角度θ增大Ф度，所述光纤隔离器的隔离度降低时，正向转动所述半波片Ф/2度以增加所述光纤隔离器的隔离度。

在本发明的一个或者多个实施例中，获取所述磁旋光晶体的温度在0℃～60℃时，所述磁旋光晶体的角度θ的变化曲线；根据所述变化曲线，获取所述磁旋光晶体在0℃～60℃内多个温度对应的角度θ；计算相邻两个温度之间Ф/2的值。

在本发明的一个或者多个实施例中，在所述光纤隔离器的工作过程中获取所述磁旋光晶体所处环境的温度，以所述磁旋光晶体所处环境的温度代替所述磁旋光晶体的温度。

本发明的一个或者多个实施例还公开了一种光纤隔离器，采用上述任意一种调节隔离度的方法调节隔离度，包括：多纤准直器结构、至少一个第一光束隔离结构和/或至少一个第二光束隔离结构、第一合束系统或第三聚焦透镜、第一单纤准直器、传能光纤、第二单纤准直器以及第二合束系统或第四聚焦透镜；其中，所述多纤准直器结构向所述至少一个第一光束隔离结构和/或所述至少一个第二光束隔离结构入射多束正向光；通过所述至少一个第一光束隔离结构和/或所述至少一个第二光束隔离结构的多束正向光由所述第一合束系统和所述第一单纤准直器或者由所述第三聚焦透镜和所述第一单纤准直器耦合至所述传能光纤；通过所述传能光纤的正向光由所述第二单纤准直器输出至所述第二合束系统或所述第四聚焦透镜；所述第二合束系统将正向光扩束和会聚后输出或者所述第四聚焦透镜将正向光聚焦后输出。

所述第一光束隔离结构和/或所述第二光束隔离结构中设置有磁旋光晶体和能够转动的半波片。

在本发明的一个或者多个实施例中，所述第一光束隔离结构包括：第一分束器、第一磁旋光晶体、第一磁体、第一半波片、第一固定器以及第二分束器；其中，所述第一分束器的光轴方向与所述第二分束器的光轴方向相互垂直；所述第一固定器用于转动所述第一半波片以调节所述光纤隔离器的隔离度；每一束正向光由所述第一分束器转化成偏振方向互相垂直的e偏振光和o偏振光；所述第一磁旋光晶体将所述e偏振光和所述o偏振光的偏振方向正向旋转角度θ，然后所述第一半波片将所述e偏振光和所述o偏振光的偏振方向正向旋转角度β；通过所述第一磁旋光晶体和所述第一半波片的所述e偏振光和所述o偏振光由所述第二分束器进行合束；每一束反向光由所述第二分束器转化成偏振方向互相垂直的e偏振光和o偏振光；所述第一半波片将所述e偏振光和所述o偏振光的偏振方向反向旋转角度β，然后所述第一磁旋光晶体将所述e偏振光和所述o偏振光的偏振方向正向旋转角度θ；通过所述第一半波片和所述第一磁旋光晶体的所述e偏振光和所述o偏振光由所述第一分束器进行发散。

在本发明的一个或者多个实施例中，所述第二光束隔离结构包括：光阑、第三分束器、第二磁旋光晶体、第二磁体、第二半波片、第二固定器以及第四分束器；其中，所述第三分束器的光轴方向与所述第四分束器的光轴方向相互垂直；所述第二固定器用于转动所述第二半波片以调节所述光纤隔离器的隔离度；每一束通过所述光阑的正向光由所述第三分束器转化成偏振方向互相垂直的e偏振光和o偏振光；所述第二磁旋光晶体将所述e偏振光和所述o偏振光的偏振方向正向旋转角度θ，然后所述第二半波片将所述e偏振光和所述o偏振光的偏振方向正向旋转角度β；通过所述第二磁旋光晶体和所述第二半波片的所述e偏振光和所述o偏振光由所述第四分束器进行合束；每一束反向光由所述第四分束器转化成偏振方向互相垂直的e偏振光和o偏振光；所述第二半波片将所述e偏振光和所述o偏振光的偏振方向反向旋转角度β，然后所述第二磁旋光晶体将所述e偏振光和所述o偏振光的偏振方向正向旋转角度θ；通过所述第二半波片和所述第二磁旋光晶体的所述e偏振光和所述o偏振光由所述第三分束器进行发散，然后由所述光阑进行反射。

在本发明的一个或者多个实施例中，所述第一合束系统包括第一聚焦透镜和第一准直透镜；由所述第二分束器或所述第四分束器出射的正向光在所述第一聚焦透镜会聚，然后在所述第一准直透镜扩束；所述第二合束系统包括第二准直透镜和第二聚焦透镜；由所述第二单纤准直器出射的正向光在所述第二准直透镜扩束，然后在所述第二聚焦透镜会聚输出。

本发明的一个或者多个实施例还公开了一种光纤激光器，包括至少一个光纤隔离器，所述光纤隔离器为上述任意一种光纤隔离器。

与现有技术相比，本发明公开的技术方案主要有以下有益效果：

在本发明的实施例中，在所述磁旋光晶体的旋光角度因温度等因素变化发生小幅度的改变时，所述调节隔离度的方法可以有效调节光纤隔离器的隔离度。此外，所述调节隔离度的方法无需控制所述磁旋光晶体的温度，也不需要改变所述磁旋光晶体所处磁场的磁场强度，有利于简化光纤隔离器的结构，增加使用纤隔离器的便利性。

附图说明

图1为本发明的一实施例中调节隔离度的方法的示意图；

图2为本发明的一实施例中所述磁旋光晶体的旋光角度与温度之间的变化曲线；

图3为本发明的一实施例中光纤隔离器的示意图；

图4为本发明的另一实施例中光纤隔离器的示意图；

图5为本发明的又一实施例中光纤隔离器的示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本申请的权利要求书、说明书以及说明书附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。“正向转动”、“正向旋转”中的“正向”是相对的，“反向转动”、“反向旋转”中的“反向”也是相对的。当指定一个旋转方向或转动方向为正向时，与之相反的旋转方向或转动方向则为反向。例如，指定顺时针方向旋转为正向旋转，则逆时针方向旋转为反向旋转。

本发明的一实施例公开一种调节隔离度的方法，对请求保护的技术方案进行说明。具体实施方式中涉及到的调节隔离度的方法只是较佳的实施例，并非本发明所有可能的实施例或者最佳的实施例。

一种调节隔离度的方法，应用于光纤隔离器，所述光纤隔离器的光束隔离结构中设置有磁旋光晶体和半波片。

参考图1，为本发明的一实施例中调节隔离度的方法的示意图。所述磁旋光晶体与所述半波片之间满足以下条件：

以角度θ表示所述磁旋光晶体的旋光角度，角度θ＝K×λ×B×L，K为所述磁旋光晶体的温度函数，λ为入射至所述磁旋光晶体的e偏振光或o偏振光的波长，B为所述磁旋光晶体所处磁场的磁场强度，L为所述磁旋光晶体在光路方向的长度。以角度β表示所述半波片的旋光角度，转动所述半波片时角度β将改变。

当所述磁旋光晶体将正向入射的e偏振光和o偏振光的偏振方向正向旋转角度θ时，所述半波片将正向入射的所述e偏振光和所述o偏振光的偏振方向正向旋转角度β。

当所述半波片将反向入射的e偏振光和o偏振光的偏振方向反向旋转角度β时，所述磁旋光晶体将反向入射的所述e偏振光和所述o偏振光的偏振方向正向旋转角度θ。

正向入射的e偏振光和o偏振光通过所述磁旋光晶体和所述半波片后，所述e偏振光和所述o偏振光的偏振方向正向旋转的角度为角度θ加上角度β。当角度θ在数值上等于角度β时，反向入射的e偏振光和o偏振光的偏振方向没有发生旋转。而所述光束隔离结构中可以利用上述特性让正向入射的e偏振光和o偏振光通过而组合反向入射的e偏振光和o偏振光。温度对所述半波片的旋光角度的影响远远小于对所述磁旋光晶体的旋光角度的影响。转动所述半波片将改变所述半波片的旋光角度。

当所述磁旋光晶体与所述半波片之间满足上述条件时，所述调节隔离度的方法主要包括：在角度θ发生变化后，转动所述半波片，使得角度β等于角度θ，此时所述磁旋光晶体与所述半波片对反向光的隔离度最大。

在所述磁旋光晶体的旋光角度因温度等因素变化发生小幅度的改变时，上述实施例中调节隔离度的方法可以有效调节光纤隔离器的隔离度。上述实施例中调节隔离度的方法无需控制所述磁旋光晶体的温度，也不需要改变所述磁旋光晶体所处磁场的磁场强度，有利于简化光纤隔离器的结构，增加使用纤隔离器的便利性。

基于上述实施例中调节隔离度的方法，本发明的另一实施例进一步公开一种较佳的实施方式。在本发明的另一实施例中，当角度θ减小Ф度，所述光纤隔离器的隔离度降低时，反向转动所述半波片Ф/2度以增加所述光纤隔离器的隔离度。当角度θ增大Ф度，所述光纤隔离器的隔离度降低时，正向转动所述半波片Ф/2度以增加所述光纤隔离器的隔离度。

Ф与x之间的数值关系与所述磁旋光晶体的材质相关，实施本发明公开的技术方案时可以通过实验、数据分析等手段获取所述磁旋光晶体在不同温度时的角度θ。在本发明的另一实施例中，主要考虑角度θ＝K×λ×B×L的公式中温度函数K对角度θ的影响，也即主要考虑温度对角度θ的影响。但这并不是要限定本发明公开的技术方案只适用于温度函数K影响角度θ这一种情况。本领域的技术人员应当了解，本发明公开的技术方案还适用于波长λ和/或磁场强度B和/或长度L影响角度θ的情况。

当主要考虑温度对角度θ的影响时，转动所述半波片调节所述光纤隔离器的隔离度包括：当所述磁旋光晶体的温度升高x摄氏度，角度θ减小Ф度，所述光纤隔离器的隔离度降低时，反向转动所述半波片Ф/2度以增加所述光纤隔离器的隔离度。当所述磁旋光晶体的温度降低x摄氏度，角度θ增大Ф度，所述光纤隔离器的隔离度降低时，正向转动所述半波片Ф/2度以增加所述光纤隔离器的隔离度。

在一种或多种较佳的实施方式中，当主要考虑温度对角度θ的影响时，所述调节隔离度的方法还包括：获取所述磁旋光晶体的温度在某一范围内时，所述磁旋光晶体的角度θ的变化曲线。由于所述光纤隔离器在工作时所述磁旋光晶体的温度主要取决于所述磁旋光晶体所处环境的温度。因此，在所述光纤隔离器的工作过程中获取所述磁旋光晶体所处环境的温度，以所述磁旋光晶体所处环境的温度代替所述磁旋光晶体的温度。

下面将结合一个优选的温度范围0℃～60℃阐述本发明公开的技术方案。本领域的技术人员应当了解，温度范围0℃～60℃不是本发明最佳或者唯一的温度范围。

获取所述磁旋光晶体的温度在0℃～60℃时，所述磁旋光晶体的角度θ的变化曲线。参考图2，为本发明的一实施例中所述磁旋光晶体的旋光角度与温度之间的变化曲线。图2中示意的变化曲线只是为了说明本发明的技术方案。以x等于5℃为例，根据所述变化曲线，获取所述磁旋光晶体的温度为0℃、5℃、10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃时所述磁旋光晶体对应的角度θ为θ1、θ2、θ3、θ4、θ5、θ6、θ7、θ8、θ9、θ10、θ11、θ12、θ13，然后计算相邻两个温度之间Ф/2的值。相邻两个温度之间Ф/2的值为相邻两个温度对应的角度θ的差值除以2。例如，所述磁旋光晶体的温度0℃和5℃之间Ф/2的值为|θ2-θ1|÷2，假定θ1＝50度、θ2＝48度，则Ф/2＝|48-50|÷2＝1度。也即，当所述磁旋光晶体的温度从0℃升到5℃时，反向转动所述半波片1度以增加所述光纤隔离器的隔离度。

上述实施例中公开的技术方案进一步详述了调节隔离度的方法的实施过程。所述磁旋光晶体的温度升高或降低x摄氏度时，反向或正向转动所述半波片Ф/2度以增加所述光纤隔离器的隔离度。通过获取所述磁旋光晶体的温度在某一范围内时所述磁旋光晶体的角度θ的变化曲线，可以确定不同的温度与Ф之间的数值关系，然后可以计算出角度θ减小或增加Ф度时Ф/2的值。上述实施例中的调节隔离度的方法无需给光纤隔离器额外配置温控装置或者调节磁场磁场强度的装置，有利于简化光纤隔离器的结构。

本发明的一实施例公开一种光纤隔离器，所述光纤隔离器采用上述任意一种调节隔离度的方法调节隔离度。

所述光纤隔离器包括：多纤准直器结构、至少一个第一光束隔离结构和/或至少一个第二光束隔离结构、第一合束系统或第三聚焦透镜、第一单纤准直器、传能光纤、第二单纤准直器以及第二合束系统或第四聚焦透镜。其中，所述多纤准直器结构向所述至少一个第一光束隔离结构和/或所述至少一个第二光束隔离结构入射多束正向光。通过所述至少一个第一光束隔离结构和/或所述至少一个第二光束隔离结构的多束正向光由所述第一合束系统和所述第一单纤准直器或者由所述第三聚焦透镜和所述第一单纤准直器耦合至所述传能光纤。通过所述传能光纤的正向光由所述第二单纤准直器输出至所述第二合束系统或所述第四聚焦透镜。所述第二合束系统将正向光扩束和会聚后输出或者所述第四聚焦透镜将正向光聚焦后输出。所述第一光束隔离结构和/或所述第二光束隔离结构中设置有磁旋光晶体和能够转动的半波片。所述磁旋光晶体和半波片用于旋转e偏振光和所述o偏振光的偏振方向。

当所述磁旋光晶体的旋光角度发生变化时，可以通过转动所述半波片以调节所述光纤隔离器的隔离度。所述光纤隔离器结构简单、使用方便。

上述实施例中的光纤隔离器存在多种具体的实施方式。参考图3，为本发明的一实施例中光纤隔离器的示意图。图3中示意的光纤隔离器包括：多纤准直器结构1、第一光束隔离结构2、第一合束系统3、第一单纤准直器41、传能光纤42、第二单纤准直器43以及第二合束系统5。

所述第一光束隔离结构2包括：第一分束器21、第一磁旋光晶体22、第一磁体23、第一半波片24、第一固定器25以及第二分束器26。其中，所述第一分束器21的光轴方向与所述第二分束器26的光轴方向相互垂直。所述第一固定器25用于转动所述第一半波片24以调节所述光纤隔离器的隔离度。

每一束正向光由所述第一分束器21转化成偏振方向互相垂直的e偏振光和o偏振光。所述第一磁旋光晶体22将所述e偏振光和所述o偏振光的偏振方向正向旋转角度θ，然后所述第一半波片24将所述e偏振光和所述o偏振光的偏振方向正向旋转角度β。通过所述第一磁旋光晶体22和所述第一半波片24的所述e偏振光和所述o偏振光由所述第二分束器26进行合束。

每一束反向光由所述第二分束器26转化成偏振方向互相垂直的e偏振光和o偏振光。所述第一半波片24将所述e偏振光和所述o偏振光的偏振方向反向旋转角度β，然后所述第一磁旋光晶体22将所述e偏振光和所述o偏振光的偏振方向正向旋转角度θ。通过所述第一半波片24和所述第一磁旋光晶体22的所述e偏振光和所述o偏振光由所述第一分束器24进行发散。

所述第一合束系统3包括第一聚焦透镜31和第一准直透镜32。所述第二合束系统5包括第二准直透镜51和第二聚焦透镜52。

在一个优选的实施方式中，角度θ的值等于角度β的值。当所述第一磁旋光晶体22的角度θ发生变化时，可以通过转动所述第一半波片24，使得角度β的值再次等于角度θ的值，调节所述光纤隔离器的隔离度。

在一个优选的实施方式中，主要考虑温度对角度θ的影响，当所述第一磁旋光晶体22的温度升高x摄氏度时，若角度θ减小Ф度，则将所述第一半波片24反向转动Ф/2度以增加所述光纤隔离器的隔离度。当所述第一磁旋光晶体22的温度降低x摄氏度时，若角度θ增加Ф度，则将所述第一半波片24正向转动Ф/2度以增加所述光纤隔离器的隔离度。

在一种或多种较佳的实施方式中，所述第一分束器21和所述第二分束器26具体为双折射晶体或者沃拉斯顿棱镜。

在一种或多种较佳的实施方式中，所述多纤准直器结构1中镀有一层或者多层用于提高所述多纤准直器结构1的损伤阈值的增透膜。通常，所述增透膜自身的损伤阈值应当大于15J/cm²。所述多纤准直器结构1包括光纤阵列和准直透镜阵列。所述光纤阵列的出射端面和/或所述准直透镜阵列的入射端面镀有一层或者多层所述增透膜。所述光纤阵列与所述准直透镜阵列以空间耦合的方式或者熔接的方式固定在一起。熔接所述光纤阵列与所述准直透镜阵列的方式包括放电熔接、激光熔接等。

在一种或多种较佳的实施方式中，所述多纤准直器结构1包括光纤阵列和准直柱透镜/非球面准直透镜。所述光纤阵列的出射端面和/或所述准直柱透镜/非球面准直透镜的入射端面镀有一层或者多层用于提高损伤阈值的增透膜。所述光纤阵列与所述准直柱透镜/非球面准直透镜以空间耦合的方式或者熔接的方式固定在一起。熔接所述光纤阵列与所述准直柱透镜/非球面准直透镜的方式包括放电熔接、激光熔接等。

在一种或多种较佳的实施方式中，所述多纤准直器结构1包括固定在一起的N个单纤准直器，N为大于等于2的整数。所述N个单纤准直器的光纤的出射端面和/或所述N个单纤准直器的准直透镜的入射端面镀有一层或者多层用于提高损伤阈值的增透膜。

在一种或多种较佳的实施方式中，上述用于提高损伤阈值的增透膜还可以镀在构成所述第一分束器21和所述第二分束器26的双折射晶体或者沃拉斯顿棱镜上。

上述实施例中的多纤准直器结构1中镀有一层或者多层用于提高损伤阈值的增透膜，能够大幅度提高所述光纤隔离器的损伤阈值，避免所述光纤隔离器在出光过程中烧毁。此外，所述多纤准直器结构1将激光分为多束正向光入射至所述光束隔离结构2，因此入射至所述光束隔离结构2的每一束正向光的能量密度降低。所述光束隔离结构2将每一束正向光转化成偏振方向互相垂直的e偏振光和o偏振光，最后又将所述e偏振光和所述o偏振光合成为一束正向光，因而所述光束隔离结构2平分了每一束正向光在各个光学界面上的能量密度，降低了热累积和热透镜效应。所述光束隔离结构2将由反向光扩束后得到的每一束反向准直光转化成偏振方向互相垂直的e偏振光和o偏振光，最后将所述e偏振光和所述o偏振光发散出去，因此所述光纤隔离器对反向光具有较高的隔离度，并且还可以通过设置多个所述光束隔离结构2进一步提高所述光纤隔离器对反向光的隔离度。综上所述，上述实施例中的光纤隔离器通过提高损伤阈值以及对激光功率的承受阈值，有效避免了在出光过程中被激光烧毁，通过增强对反向光的隔离度有效提高了正向光的传输效率，使得所述光纤隔离器能够应用在功率更高的激光器中。

参考图4，为本发明的另一实施例中光纤隔离器的示意图。图4中示意的光纤隔离器通过第三聚焦透镜301来替换图3中示意的第一合束系统3，通过第四聚焦透镜502来替换图3中示意的第二合束系统5。通过所述第一光束隔离结构2的多束正向光由所述第三聚焦透镜301和所述第一单纤准直器41耦合至所述传能光纤42。通过所述传能光纤42的正向光由所述第二单纤准直器43输出至所述第四聚焦透镜502。所述第四聚焦透镜502将正向光聚焦后输出。图4中示意的光纤隔离器结构简单，使用方便。

当所述第一磁旋光晶体22的角度θ发生变化，转动所述第一半波片24调节所述光纤隔离器的隔离度时，通过所述第一光束隔离结构2和所述第三聚焦透镜301的正向光的光斑椭圆度会少量降低，但仍然可以由所述第一单纤准直器41耦合至所述传能光纤42。而所述传能光纤42能够对正向光的光斑进行整形。假定，温度变化20℃，所述第一磁旋光晶体22的旋光角度变化4度±0.5度。调整所述第一半波片24的旋光角度，使得所述第一半波片24的旋光角度与所述第一磁旋光晶体22的旋光角度相等，所述光纤隔离器输出的激光的光斑椭圆度一般仍然在95％以上。因此通过转动所述第一半波片24调整所述第一半波片24的旋光角度，不仅可以保证所述第一光束隔离结构2对反向光的隔离度最大，而且所述光纤隔离器仍然能够输出较高质量的激光。

参考图5，为本发明的又一实施例中光纤隔离器的示意图。图5中示意的光纤隔离器在图3中示意的光纤隔离器的基础上增加了第二光束隔离结构6。

所述第二光束隔离结构6位于所述第一光束隔离结构2和所述第一合束系统3之间。所述第二光束隔离结构6包括：光阑61、第三分束器62、第二磁旋光晶体63、第二磁体64、第二半波片65、第二固定器66以及第四分束器67。其中，所述第三分束器62的光轴方向与所述第四分束器67的光轴方向相互垂直。所述第二固定器66用于转动所述第二半波片65以调节所述光纤隔离器的隔离度。

每一束通过所述光阑61的正向光由所述第三分束器62转化成偏振方向互相垂直的e偏振光和o偏振光。所述第二磁旋光晶体63将所述e偏振光和所述o偏振光的偏振方向正向旋转角度θ，然后所述第二半波片65将所述e偏振光和所述o偏振光的偏振方向正向旋转角度β。通过所述第二磁旋光晶体63和所述第二半波片65的所述e偏振光和所述o偏振光由所述第四分束器67进行合束。

每一束反向光由所述第四分束器67转化成偏振方向互相垂直的e偏振光和o偏振光。所述第二半波片65将所述e偏振光和所述o偏振光的偏振方向反向旋转角度β，然后所述第二磁旋光晶体63将所述e偏振光和所述o偏振光的偏振方向正向旋转角度θ。通过所述第二半波片65和所述第二磁旋光晶体63的所述e偏振光和所述o偏振光由所述第三分束器62进行发散，然后由所述光阑61进行反射。

参考图3和图5，由所述第二分束器26或所述第四分束器67出射的正向光在所述第一聚焦透镜31会聚，然后在所述第一准直透镜32扩束。由所述第二单纤准直器43出射的正向光在所述第二准直透镜51扩束，然后在所述第二聚焦透镜52会聚输出。

所述第二光束隔离结构6调节隔离度的过程可以参考上述实施例中的调节隔离度的方法以及所述第一光束隔离结构2调节隔离度的过程，此处不在赘述。图5中示意的光纤隔离器采用双级隔离机构，有利于提高光纤隔离器对反向光的隔离度，稳定光纤隔离器的工作性能。

本发明的一实施例公开一种光纤激光器，所述光纤激光器包括至少一个光纤隔离器。所述光纤隔离器为上述实施例中任意一种光纤隔离器。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种调节隔离度的方法，应用于光纤隔离器，所述光纤隔离器的光束隔离结构中设置有磁旋光晶体和半波片，以角度θ表示所述磁旋光晶体的旋光角度，角度θ＝K×λ×B×L，K为所述磁旋光晶体的温度函数，λ为入射至所述磁旋光晶体的e偏振光或o偏振光的波长，B为所述磁旋光晶体所处磁场的磁场强度，L为所述磁旋光晶体在光路方向的长度；以角度β表示所述半波片的旋光角度，转动所述半波片时角度β将改变；

其特征在于，所述磁旋光晶体与所述半波片之间满足以下条件：当所述磁旋光晶体将正向入射的e偏振光和o偏振光的偏振方向正向旋转角度θ时，所述半波片将正向入射的所述e偏振光和所述o偏振光的偏振方向正向旋转角度β；当所述半波片将反向入射的e偏振光和o偏振光的偏振方向反向旋转角度β时，所述磁旋光晶体将反向入射的所述e偏振光和所述o偏振光的偏振方向正向旋转角度θ；

在角度θ发生变化后，转动所述半波片，使得角度β等于角度θ，此时所述磁旋光晶体与所述半波片对反向光的隔离度最大。

2.根据权利要求1所述调节隔离度的方法，其特征在于，当角度θ减小Ф度，所述光纤隔离器的隔离度降低时，反向转动所述半波片Ф/2度以增加所述光纤隔离器的隔离度；

当角度θ增大Ф度，所述光纤隔离器的隔离度降低时，正向转动所述半波片Ф/2度以增加所述光纤隔离器的隔离度。

3.根据权利要求1所述调节隔离度的方法，其特征在于，当所述磁旋光晶体的温度升高x摄氏度，角度θ减小Ф度，所述光纤隔离器的隔离度降低时，反向转动所述半波片Ф/2度以增加所述光纤隔离器的隔离度；

当所述磁旋光晶体的温度降低x摄氏度，角度θ增大Ф度，所述光纤隔离器的隔离度降低时，正向转动所述半波片Ф/2度以增加所述光纤隔离器的隔离度。

4.根据权利要求2或3所述调节隔离度的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述磁旋光晶体的温度在0℃～60℃时，获取所述磁旋光晶体的角度θ的变化曲线；

根据所述变化曲线，获取所述磁旋光晶体在0℃～60℃内多个温度对应的角度θ；计算相邻两个温度之间Ф/2的值。

5.根据权利要求4所述调节隔离度的方法，其特征在于，在所述光纤隔离器的工作过程中获取所述磁旋光晶体所处环境的温度，以所述磁旋光晶体所处环境的温度代替所述磁旋光晶体的温度。

6.一种光纤隔离器，采用权利要求1至5任意一项所述调节隔离度的方法调节隔离度，其特征在于，包括：多纤准直器结构、至少一个第一光束隔离结构和/或至少一个第二光束隔离结构、第一合束系统或第三聚焦透镜、第一单纤准直器、传能光纤、第二单纤准直器以及第二合束系统或第四聚焦透镜；

其中，所述多纤准直器结构向所述至少一个第一光束隔离结构和/或所述至少一个第二光束隔离结构入射多束正向光；通过所述至少一个第一光束隔离结构和/或所述至少一个第二光束隔离结构的多束正向光由所述第一合束系统和所述第一单纤准直器或者由所述第三聚焦透镜和所述第一单纤准直器耦合至所述传能光纤；通过所述传能光纤的正向光由所述第二单纤准直器输出至所述第二合束系统或所述第四聚焦透镜；所述第二合束系统将正向光扩束和会聚后输出或者所述第四聚焦透镜将正向光聚焦后输出；所述第一光束隔离结构和/或所述第二光束隔离结构中设置有磁旋光晶体和能够转动的半波片。

7.根据权利要求6所述的光纤隔离器，其特征在于，所述第一光束隔离结构包括：第一分束器、第一磁旋光晶体、第一磁体、第一半波片、第一固定器以及第二分束器；

其中，所述第一分束器的光轴方向与所述第二分束器的光轴方向相互垂直；所述第一固定器用于转动所述第一半波片以调节所述光纤隔离器的隔离度；

每一束正向光由所述第一分束器转化成偏振方向互相垂直的e偏振光和o偏振光；所述第一磁旋光晶体将所述e偏振光和所述o偏振光的偏振方向正向旋转角度θ，然后所述第一半波片将所述e偏振光和所述o偏振光的偏振方向正向旋转角度β；通过所述第一磁旋光晶体和所述第一半波片的所述e偏振光和所述o偏振光由所述第二分束器进行合束；

每一束反向光由所述第二分束器转化成偏振方向互相垂直的e偏振光和o偏振光；所述第一半波片将所述e偏振光和所述o偏振光的偏振方向反向旋转角度β，然后所述第一磁旋光晶体将所述e偏振光和所述o偏振光的偏振方向正向旋转角度θ；通过所述第一半波片和所述第一磁旋光晶体的所述e偏振光和所述o偏振光由所述第一分束器进行发散。

8.根据权利要求6或7所述的光纤隔离器，其特征在于，所述第二光束隔离结构包括：光阑、第三分束器、第二磁旋光晶体、第二磁体、第二半波片、第二固定器以及第四分束器；

其中，所述第三分束器的光轴方向与所述第四分束器的光轴方向相互垂直；所述第二固定器用于转动所述第二半波片以调节所述光纤隔离器的隔离度；

每一束通过所述光阑的正向光由所述第三分束器转化成偏振方向互相垂直的e偏振光和o偏振光；所述第二磁旋光晶体将所述e偏振光和所述o偏振光的偏振方向正向旋转角度θ，然后所述第二半波片将所述e偏振光和所述o偏振光的偏振方向正向旋转角度β；通过所述第二磁旋光晶体和所述第二半波片的所述e偏振光和所述o偏振光由所述第四分束器进行合束；

每一束反向光由所述第四分束器转化成偏振方向互相垂直的e偏振光和o偏振光；所述第二半波片将所述e偏振光和所述o偏振光的偏振方向反向旋转角度β，然后所述第二磁旋光晶体将所述e偏振光和所述o偏振光的偏振方向正向旋转角度θ；通过所述第二半波片和所述第二磁旋光晶体的所述e偏振光和所述o偏振光由所述第三分束器进行发散，然后由所述光阑进行反射。

9.根据权利要求8所述的光纤隔离器，其特征在于，所述第一合束系统包括第一聚焦透镜和第一准直透镜；由所述第二分束器或所述第四分束器出射的正向光在所述第一聚焦透镜会聚，然后在所述第一准直透镜扩束；

所述第二合束系统包括第二准直透镜和第二聚焦透镜；由所述第二单纤准直器出射的正向光在所述第二准直透镜扩束，然后在所述第二聚焦透镜会聚输出。

10.一种光纤激光器，包括至少一个光纤隔离器，其特征在于，所述光纤隔离器为权利要求6至9任意一项所述的光纤隔离器。