一种全光纤光隔离器的制作方法

本发明涉及光隔离器领域，具体涉及一种全光纤光隔离器。

背景技术：

1、随着光纤激光器在工业、医疗、科研、军工等方面的应用的不断地拓展，对光纤激光器提出了不同的要求，包括高功率、高光束质量、高拉曼抑制比、高偏振态、高隔离度等。其中，高隔离度这一指标对部分种类光纤激光器来说尤为重要，如mopa脉冲光纤激光器、飞秒及皮秒脉冲光纤激光器等。如若在应用过程中，无法实现对来自激光作用面的回返激光进行隔离，回返激光将会沿着光纤导入激光器光路内部，其将会严重影响该类光纤激光器输出激光的功率稳定性以及关键零部件的安全性，甚至将会导致核心零部件产生严重损伤。

2、目前激光隔离技术主要采用偏振类光纤隔离和非偏振类光纤隔离。其中偏振类光纤隔离虽然可实现较高的隔离度，但是鉴于偏振片制造材料热损伤阈值较低，无法实现高平均功率隔离；并且存在空间耦合结构，结构稳定性差和可靠性较差。非偏振类光纤隔离采用双折射晶体的双折射作用来实现对回返激光的隔离，虽然该方式可实现较高的隔离度，但是该方式由于双折射晶体、准直透镜与聚焦透镜在高功率激光下的热透镜效应，使得该类光隔离器在高功率使用时易产生插损变高、镀膜烧坏等情况。

3、因此，插入损耗小、结构稳定、隔离度高的光隔离器成为了当前研究的热点。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提出一种全光纤光隔离器，该光隔离器具有低插损、高隔离度、全光纤、高稳定性和高可靠性的特点。

2、为了达到上述目的，本发明提供了一种全光纤光隔离器，沿激光正向传输方向，所述全光纤光隔离器包括依次连接的输入纤段、三包层光纤段和输出段，所述三包层光纤段包括与所述输出段连接的拉锥区；所述输入纤段依次包括腐蚀区和盘绕区，所述三包层光纤段包括纤芯、第一包层、第二包层和第三包层，所述三包层光纤段的纤芯、第一包层、第二包层和第三包层的有效折射率依次递减，所述三包层光纤段的纤芯、第一包层、第二包层的数值孔径依次递增；所述拉锥区的尾端光纤的归一化频率小于纤芯模式截止归一化频率。

3、优选地，所述输出段为双包层光纤。

4、优选地，所述输出段的纤芯直径等于所述三包层光纤段的第一包层的直径。

5、优选地，所述输出段的第一包层直径等于所述三包层光纤段的第二包层的直径。

6、优选地，所述输入纤段为双包层光纤。

7、优选地，所述腐蚀区的包层光剥离度不小于20db。

8、优选地，所述盘绕区用于将反向传输的回返激光进行高数值孔径化，而对正向传输激光不产生影响。

9、优选地，所述盘绕区的光纤盘绕直径不大于8cm，所述盘绕区的光纤长度不小于3m。

10、优选地，所述拉锥区尾端光纤的归一化频率为其中，λ为激光波长，a为拉锥区尾端纤芯半径，na为纤芯数值孔径。

11、优选地，所述纤芯模式截止归一化频率为其中，s为所述第一包层直径/纤芯直径。

12、本发明的有益效果在于：

13、该光隔离器结合三包层光纤及拉锥技术，能够实现对反向激光的高效剥除，有效地隔离反向纤芯回返。该光隔离器的插入损耗小、隔离度高，无空间耦合结构且结构更稳定。此外，由于拉锥技术的存在，将激发产生更多的激光模式，因此可实现最终激光的匀化输出。

技术特征：

1.一种全光纤光隔离器，其特征在于，沿激光正向传输方向，所述全光纤光隔离器包括依次连接的输入纤段、三包层光纤段和输出段，所述三包层光纤段包括与所述输出段连接的拉锥区；所述输入纤段依次包括腐蚀区和盘绕区，所述三包层光纤段包括纤芯、第一包层、第二包层和第三包层，所述三包层光纤段的纤芯、第一包层、第二包层和第三包层的有效折射率依次递减，所述三包层光纤段的纤芯、第一包层、第二包层的数值孔径依次递增；所述拉锥区的尾端光纤的归一化频率小于纤芯模式截止归一化频率。

2.如权利要求1所述的全光纤光隔离器，其特征在于，所述输出段为双包层光纤。

3.如权利要求2所述的全光纤光隔离器，其特征在于，所述输出段的纤芯直径等于所述三包层光纤段的第一包层的直径。

4.如权利要求3所述的全光纤光隔离器，其特征在于，所述输出段的第一包层直径等于所述三包层光纤段的第二包层的直径。

5.如权利要求1所述的全光纤光隔离器，其特征在于，所述输入纤段为双包层光纤。

6.如权利要求5所述的全光纤光隔离器，其特征在于，所述腐蚀区的包层光剥离度不小于20db。

7.如权利要求5所述的全光纤光隔离器，其特征在于，所述盘绕区用于将反向传输的回返激光进行高数值孔径化，而对正向传输激光不产生影响。

8.如权利要求7所述的全光纤光隔离器，其特征在于，所述盘绕区的光纤盘绕直径不大于8cm，所述盘绕区的光纤长度不小于3m。

9.如权利要求1所述的全光纤光隔离器，其特征在于，所述拉锥区尾端光纤的归一化频率为其中，λ为激光波长，a为拉锥区尾端纤芯半径，na为纤芯数值孔径。

10.如权利要求1所述的全光纤光隔离器，其特征在于，所述纤芯模式截止归一化频率为其中，s为所述第一包层直径/纤芯直径。

技术总结本发明公开了一种全光纤光隔离器，沿激光正向传输方向，全光纤光隔离器包括依次连接的输入纤段、三包层光纤段和输出段，三包层光纤段包括与输出段连接的拉锥区；输入纤段依次包括腐蚀区和盘绕区。拉锥区尾端光纤的归一化频率小于其纤芯模式截止归一化频率。该光隔离器具有低插损、高隔离度、全光纤、高稳定性和高可靠性的特点。技术研发人员：王燕档,张先明,丁建武,刘进辉受保护的技术使用者：光惠（上海）激光科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/16