可调磁场的磁铁旋光组件及光隔离器的制造方法

xiaoxiao2020-10-23  14

可调磁场的磁铁旋光组件及光隔离器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及激光器领域,尤其涉及一种可调磁场的磁铁旋光组件及光隔离器。
【背景技术】
[0002]隔离器是大规模适用于高功率激光器的输出端的光学器件,其有效避免了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,即高隔离度。这里主要利用了法拉第器件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。隔离器的隔离度指标需要法拉第转角准确才能达到较高的隔离度。
[0003]但现有隔离器中最常规的磁铁结构是通过多块相同的磁环径向固定,再根据磁场的强度设计合适的法拉第器件长度实现一定的转角,如图1A、1B所示。这种磁铁旋光组件200结构简单,是常规法拉第器件普遍通用的结构。但是此种结构磁场完全受限于磁铁牌号,因此在使用此种的磁场方案时,需要较长的法拉第器件以满足旋光角度要求。而且即使调整磁环之间的间距,磁场变化缓慢。因此,磁铁和法拉第器件210批次差别,可能导致法拉第转角差异,最终导致隔离度不能达到预期要求。
[0004]后来有厂商设计了海尔贝克阵列磁块阵列提升磁场,通过调增磁块的间距保证磁场和法拉第器件配合达到理想的旋光角度,最终实现在特定的波长的隔离度达到最优状态。如图2A、图2B所示,此种磁铁旋光组件300结构由三种磁力线方向不一的方形磁铁、导磁铁和法拉第晶体组成,通过机械结构调整上下两组磁铁的距离使得法拉第器件310所在位置的磁场明显发生变化。
[0005]所述磁铁旋光组件的磁场强度较大,而且易于加工。但是此种结构会由于法拉第晶体的厚度使得上下两个磁铁组件间距增大,此时法拉第晶体前后部分不能被磁铁所包围,磁场减弱。为了保证同样的旋光角度,会通过法拉第器件长度增加来达成,使得成本大幅上升。
[0006]综上可知,现有技术在实际使用上显然存在不便与缺陷,所以有必要加以改进。

【发明内容】

[0007]针对上述的缺陷,本发明的目的在于提供一种可调磁场的磁铁旋光组件及其光隔离器,目的在于实现磁场强度的调整,节约成本。
[0008]为了实现上述目的,本发明提供一种可调磁场的磁铁旋光组件,包括:至少一组磁环阵列,所述磁环阵列包括第一磁环、第二磁环及第三磁环,所述磁环阵列中的所述第一磁环、所述第二磁环和所述第三磁环轴向叠放并固定,至少一个法拉第器件设置在所述磁环阵列的中心孔中并固定;
[0009]所述第一磁环的第一磁力线方向是从中心指向外侧的径向方向,所述第二磁环的第二磁力线方向是从左至右沿着轴向指向,所述第三磁环的第三磁力线方向是从外侧指向中心的径向方向,并通过调节所述第一磁环、所述第二磁环和所述第三磁环之间的轴向距离或上下距离实现磁场调整。
[0010]根据本发明所述的磁铁旋光组件,所述磁铁旋光组件还包括机械调节结构,所述机械调节结构调节所述第一磁环、所述第二磁环和所述第三磁环之间的轴向距离;或者所述机械调节结构调节所述磁环阵列沿着直径分离得到的两组磁铁旋光组件之间的上下距离。
[0011]根据本发明所述的磁铁旋光组件,所述两组磁铁旋光组件的所述第一磁环与所述第三磁环的半环包括两片磁铁片,所述第二磁环包括两个分开的半环。
[0012]根据本发明所述的磁铁旋光组件,所述磁环阵列为海尔贝克磁环阵列。
[0013]根据本发明所述的磁铁旋光组件,所述第一磁环与所述第三磁环包括至少一片磁铁片;和/或
[0014]所述第一磁环与所述第三磁环的所述磁铁片为伞形。
[0015]根据本发明所述的磁铁旋光组件,所述法拉第器件包括单一的旋光晶体或多个旋光器件,所述光束单次或多次通过所述法拉第器件后实现预设的旋转角度。
[0016]根据本发明所述的磁铁旋光组件,所述法拉第器件与所述磁环阵列的所述中心孔形状相匹配;和/或
[0017]所述中心孔的形状包括圆形或方形。
[0018]根据本发明所述的磁铁旋光组件,所述磁环阵列与外部的导磁体固定。
[0019]根据本发明所述的磁铁旋光组件,所述第一磁环、所述第三磁环的所述磁铁片粘接固定,所述磁环阵列与所述导磁体粘接固定。
[0020]本发明还提供一种包括如上述所述磁铁旋光组件的光隔离器。
[0021]本发明通过本发明通过设计三个不同特性的磁铁旋光组件形成海尔贝克磁环阵列以实现更高的磁场强度,通过调节磁铁的轴向距离或者上下距离实现磁场的调整,节约成本,保证理想的旋光角度。
【附图说明】
[0022]图1A和图1B是现有技术的磁铁旋光组件的示意图;
[0023]图2A和图2B是现有技术的海尔贝克磁铁旋光组件的示意图;
[0024]图3A是本发明可调磁场的磁铁旋光组件的结构示意图之一;
[0025]图3B是本发明可调磁场的磁铁旋光组件的结构示意图之二 ;
[0026]图4A是本发明可调磁场的磁铁旋光组件的第一磁环的示意图;
[0027]图4B是本发明可调磁场的磁铁旋光组件的第二磁环的示意图;
[0028]图4C是本发明可调磁场的磁铁旋光组件的第三磁环的示意图;
[0029]图5A是本发明可调磁场的磁铁旋光组件优选实施例结构示意图之一;
[0030]图5B是本发明可调磁场的磁铁旋光组件优选实施例结构示意图之二。
【具体实施方式】
[0031]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
[0032]结合图示说明,如图3A、图3B所示,本发明提供一种可调磁场的磁铁旋光组件100,包括:至少一组磁环阵列,所述磁环阵列包括第一磁环10、第二磁环20及第三磁环30,所述磁环阵列中的所述第一磁环10、所述第二磁环20和所述第三磁环30轴向叠放并固定,至少一个法拉第器件50设置在所述磁环阵列的中心孔60中并固定;图4A?4C中虚线箭头为磁铁中磁力线方向。第一磁环10的磁力线方向是从中心指向外侧的径向方向,所述第二磁环20的磁力线方向是从左至右沿着轴向指向,所述第三磁环30的磁力线方向是从外侧指向中心的径向方向,并通过调节所述第一磁环10、所述第二磁环20和所述第三磁环30之间的轴向距离或上下距离实现磁场调整。
[0033]进一步地,所述磁铁旋光组件100还包括机械调节结构(图中未示),所述机械调节结构调节所述第一磁环10、所述第二磁环20和所述第三磁 环30之间的轴向距离;或者所述机械调节结构调节所述磁环阵列沿着直径分离得到的两组磁铁旋光组件之间的上下距离。具体实施时,此机械调节结构可以为箱体结构,所述箱体结构在所述第一磁环10、第二磁环20、第三磁环30可以移动的轴向方向两端开有螺纹孔,通过螺栓来调节磁铁间的距离,所述机械调节结构也可替换为其它形式。
[0034]所述磁环阵列为海尔贝克磁环阵列,三个不同特性的磁铁结构形成海尔贝克磁环阵列以实现更高的磁场强度。进一步地,所述第一磁环10与所述第三磁环30包括至少一片磁铁片,还可以是多片,形状可以灵活适配,保证组成整体后磁环中的磁力线方向满足上述要求即可,本实施例中优选为两片,所述第一磁环10与所述第三磁环30的所述磁铁片为伞形,通过粘接合为圆环。
[0035]所述法拉第器件50包括单一的旋光晶体或多个旋光器件,光束单次或者多次通过所述法拉第器件50后,所述光束实现预设的旋转角度。
[0036]如图3A、图3B所示,位于所述磁环阵列中,法拉第器件50包括单一的旋光晶体或多个旋光器件。同时,所述法拉第器件50与所述磁环阵列的中心孔60的形状相匹配,所述中心孔60的形状包括圆形或方形,法拉第器件50的形状可是方形或者圆柱形等。必不可少地,所述磁环阵列与外部的导磁体40固定,优选的是导磁铁,另外,可选的是,所述磁环阵列的中心孔60设置导磁结构(图中未示)辅助实施,可根据实际测试效果选择移除或替换。
[0037]实际使用中,可通过设计特定的机械调节结构调整第一磁环10、第二磁环20和第三磁环30的轴向距离,法拉第器件50中的磁感强度可灵活的变化。因此,即使磁铁和法拉第器件50出现批次差异的情况下,仍然能保证调节到理想的旋光角度。特别的,这种结构把法拉第晶体包裹在所述磁环阵列内部,充分利用磁铁旋光组件100,使得磁场更强,大大降低了法拉第器件50的长度,节省了成本。
[0038]如图3A?4C所示,磁铁旋光组件100由第一磁环10、第二磁环20、第三磁环30、导磁体40和法拉第器件50组成,图4B中的第二磁环20的侧视图,形状与第一磁环10以及第三磁环30的相同。
[0039]在另一个优选的实施例中,所述两组磁铁旋光组件100的第一磁环10的半环包括两片磁铁片,第二磁环20包括两个分开的半环。如图5A、图5B所示,上下两组磁铁旋光组件100由第一磁环10、第二磁环20、第三磁环30组成,与导磁体40和法拉第器件50组成。其中第一磁环10、第二磁环20、第三磁环30的详细结构如图5A所示,所述第一磁环10、所述第三磁环30的所述磁铁片粘接固定,所述磁环阵列与所述导磁体40粘接固定。此三个磁环与导磁铁通过一定的粘合剂固定在一起。其中第一磁环10和第三磁环30都由四个伞形磁铁粘接组成。第二磁环20为两个拆分的半圆的磁环。实际使用中,可通过设计特定的所述机械调节结构调整两组磁铁旋光组件100的上下距离,法拉第器件50中的磁感强度可灵活的变化。借此,即使磁铁和法拉第器件50出现批次差异的情况下,经过调节距离仍然能保证理想的旋光角度,使得磁场更强,大大降低了法拉第器件50的长度,节省了成本。
[0040]本发明还提供一种包括如上述所述磁铁旋光组件的光隔离器。
[0041]综上所述,本发明通过三个不同特性的磁铁结构形成海尔贝克磁环阵列以实现更高的磁场强度,通过调节磁铁阵列的轴向距离或者上下距离实现磁场强度的调整,节约成本,保证理想的旋光角度。
[0042]当然,本发明还可有其它多种实施例,在不背离本发明精神及其实质的情况下,熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形,但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
【主权项】
1.一种可调磁场的磁铁旋光组件,其特征在于,包括:至少一组磁环阵列,所述磁环阵列包括第一磁环、第二磁环及第三磁环,所述磁环阵列中的所述第一磁环、所述第二磁环和所述第三磁环轴向叠放并固定,至少一个法拉第器件设置在所述磁环阵列的中心孔中并固定; 所述第一磁环的第一磁力线方向是从中心指向外侧的径向方向,所述第二磁环的第二磁力线方向是从左至右沿着轴向指向,所述第三磁环的第三磁力线方向是从外侧指向中心的径向方向,并通过调节所述第一磁环、所述第二磁环和所述第三磁环之间的轴向距离或上下距离实现磁场调整。2.根据权利要求1所述的磁铁旋光组件,其特征在于,所述磁铁旋光组件还包括机械调节结构,所述机械调节结构调节所述第一磁环、所述第二磁环和所述第三磁环之间的轴向距离;或者所述机械调节结构调节所述磁环阵列沿着直径分离得到的两组磁铁旋光组件之间的上下距离。3.根据权利要求2所述的磁铁旋光组件,其特征在于,所述两组磁铁旋光组件的所述第一磁环与所述第三磁环的半环包括两片磁铁片,所述第二磁环包括两个分开的半环。4.根据权利要求1所述的磁铁旋光组件,其特征在于,所述磁环阵列为海尔贝克磁环阵列。5.根据权利要求1所述的磁铁旋光组件,其特征在于,所述第一磁环与所述第三磁环包括至少一片磁铁片;和/或 所述第一磁环与所述第三磁环的所述磁铁片为伞形。6.根据权利要求1所述的磁铁旋光组件,其特征在于,所述法拉第器件包括单一的旋光晶体或多个旋光器件,所述光束单次或多次通过所述法拉第器件后实现预设的旋转角度。7.根据权利要求1所述的磁铁旋光组件,其特征在于,所述法拉第器件与所述磁环阵列的所述中心孔形状相匹配;和/或 所述中心孔的形状包括圆形或方形。8.根据权利要求1所述的磁铁旋光组件,其特征在于,所述磁环阵列与外部的导磁体固定。9.根据权利要求8所述的磁铁旋光组件,其特征在于,所述第一磁环、所述第三磁环的所述磁铁片粘接固定,所述磁环阵列与所述导磁体粘接固定。10.一种包括如权利要求1?9任一项所述磁铁旋光组件的光隔离器。
【专利摘要】本发明适用于激光器领域,提供了一种可调磁场的磁铁旋光组件,包括:至少一组磁环阵列,所述磁环阵列包括第一磁环、第二磁环及第三磁环,所述磁环阵列中的所述第一磁环、所述第二磁环和所述第三磁环轴向叠放并固定,至少一个法拉第器件设置在所述磁环阵列的中心孔中并固定;所述第一磁环的第一磁力线方向是从中心指向外侧的径向方向,所述第二磁环的第二磁力线方向是从左至右沿着轴向指向,所述第三磁环的第三磁力线方向是从外侧指向中心的径向方向,并通过调节所述第一磁环、所述第二磁环和所述第三磁环之间的轴向距离或上下距离实现磁场调整;以及一种光隔离器。借此,本发明通过实现磁场的调整,节约成本,保证理想的旋光角度。
【IPC分类】G02F1/09
【公开号】CN104898308
【申请号】CN201510284070
【发明人】居剑, 张浩泰, 蒋峰
【申请人】深圳市创鑫激光股份有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月28日

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