一种磁场补偿隔离器的制作方法

1.本技术属于隔离器技术领域，更具体地说，是涉及一种磁场补偿隔离器。


背景技术：

2.激光作为一种先进的加工工具，在工业生产中发挥着举足轻重的作用，随着全球工业4.0的不断推进，激光加工技术的应用领域越来越多，从材料加工到汽车生产，再到3d打印等新兴产业，激光技术已经成为国家战略的一部分。在加工过程中，加工对象表面会反射部分光至激光器，尤其当加工对象为金属件时。反射光进入激光器后经过放大，很容易损伤激光器，所以激光器的输出端一般会加上一个隔离器，起到阻挡反射光的作用。
3.隔离器包括旋光晶体，旋光晶体的作用在于旋转偏振光。在加工过程中，由于在高功率激光透过旋光晶体时，会有一部分激光被旋光晶体吸收而产生不小的热量，这些热量不仅会影响旋光晶体的旋转偏振光的能力，热量还会传导给旋光晶体周围产生磁场的磁环，使其磁力减弱，磁旋角降低，从而进一步减弱旋光晶体旋转偏振光的能力，进而大幅减弱了隔离器隔绝反射激光的能力。
4.目前为了减少热量对隔离器隔绝反射激光能力的影响，一般的做法是增加散热措施降低旋光晶体的温度，实验室也有通过改良旋光晶体纯度从而降低热量的转换率的方法，但这些方法依然无法解决磁环在高温环境下磁场强度减弱问题，由此造成的隔离器隔绝反射光的能力下降的问题依旧无法解决。为此，需要一种技术方案以解决上述的技术问题。


技术实现要素：

5.本技术实施例的目的在于提供一种磁场补偿隔离器，以解决现有技术中存在的因旋光晶体及磁环的温度升高，旋光晶体旋转偏振光的能力减弱，而造成的隔离器隔绝反射激光的能力减弱的技术问题。
6.为实现上述目的，本技术采用的技术方案是：提供一种磁场补偿隔离器，包括准直器以及隔离组件且两者均设置于一光轴上，所述隔离组件包括两个分光单元、设于两个分光单元之间的旋光晶体，以及设于所述旋光晶体外部的永磁体，所述永磁体的周侧还设有至少一个电磁体，且每个所述电磁体产生的磁场方向与所述永磁体产生的磁场方向平行。
7.可选地，所述永磁体的磁壁设有温度传感器，当所述温度传感器监测所述永磁体的温度达到阈值时，所述电磁体工作；当所述温度传感器监测所述永磁体的温度低于所述阈值时，所述电磁体停止工作。
8.可选地，所述永磁体为磁环，所述温度传感器设于所述永磁体的内侧磁壁。
9.可选地，所述电磁体内的电流强度随所述永磁体的温度升高而增强；所述电磁体内的电流强度随所述永磁体的温度降低而减弱。
10.可选地，所述电磁体设置于所述永磁体背离所述旋光晶体的一侧且平行于所述光轴设置。
11.可选地，沿所述光轴方向，所述电磁体设于所述永磁体的至少一侧且垂直于所述光轴。
12.可选地，所述电磁体的数量为多个，多个所述电磁体绕所述光轴均匀间隔设置。
13.可选地，所述磁场补偿隔离器还包括半波片，所述半波片设置于靠近所述准直器一侧的所述分光单元与所述旋光晶体之间。
14.可选地，所述磁场补偿隔离器还包括双凹透镜，所述双凹透镜设置于所述磁场补偿隔离器远离所述准直器的一侧且设置于所述光轴上。
15.可选地，所述磁场补偿隔离器进一步包括平凸透镜，所述平凸透镜设置于所述双凹透镜背离所述隔离组件的一侧且设置于所述光轴上。
16.本技术提供的磁场补偿隔离器的有益效果在于：与现有技术相比，本技术磁场补偿隔离器增设电磁体，电磁体对永磁体的磁场实现补偿，从而保证旋光晶体旋转偏振光的能力，维持旋光晶体的正常工作，以解决隔离器隔绝反射激光的能力减弱的技术问题。
附图说明
17.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本技术实施例提供的磁场补偿隔离器中部件的位置关系示意图；
19.图2为本技术第一实施例提供的磁场补偿隔离器的永磁体和电磁体的侧视图；
20.图3为本技术第一实施例提供的磁场补偿隔离器的永磁体和电磁体的主视图；
21.图4为本技术第二实施例提供的磁场补偿隔离器的永磁体和电磁体的侧视图；
22.图5为本技术第二实施例提供的磁场补偿隔离器的永磁体和电磁体的主视图；
23.图6为本技术第三实施例提供的磁场补偿隔离器的永磁体和电磁体的侧视图；
24.图7为本技术第三实施例提供的磁场补偿隔离器的永磁体和电磁体的主视图。
25.其中，图中各附图标记：
26.1、准直器；2、隔离组件；21a、第一分光单元；21b、第二分光单元；
27.22、半波片；23、电磁体；24、永磁体；25、旋光晶体；26、温度传感器；3、双凹透镜；4、平凸透镜；5、光轴。
具体实施方式
28.为了使本技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术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技术，并不用于限定本技术。
29.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
30.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者
隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
31.请一并参阅图1至图3，对本技术第一实施例提供的磁场补偿隔离器进行说明。磁场补偿隔离器，包括准直器1、隔离组件2、双凹透镜3、平凸透镜4。隔离组件2包括第一分光单元21a、第二分光单元21b、永磁体24、电磁体23、旋光晶体25及半波片22。
32.进一步，图1为磁场补偿隔离器中各部件的位置关系示意图，如图1所示，准直器1、隔离组件2、双凹透镜3、平凸透镜4依次设置于一光轴5上。入射激光依次通过准直器1、隔离组件2、双凹透镜3、平凸透镜4射出磁场补偿隔离器。
33.在隔离组件2中，分光单元为2个，分别为第一分光单元21a与第二分光单元21b。第一分光单元21a、半波片22、旋光晶体25、第二分光单元21b按照入射激光的发射方向依次设置于光轴5上。
34.在隔离组件2中，永磁体24为磁环结构，永磁体24套设于旋光晶体25外部。
35.永磁体24的外环面上均匀间隔设有多个电磁体23，电磁体23平行于光轴5设置；为进一步加强磁场强度，永磁体24的两侧均围绕光轴5间隔设置有多个电磁体23，且电磁体23垂直于光轴5，所有电磁体23的磁场方向均与永磁体24的磁场方向平行。如上的电磁体23平行或垂直于光轴5设置，能够保证所有电磁体23的磁场方向平行于永磁体24的磁场方向，进而能够对永磁体24原有的磁场方向进行补偿，以弥补因永磁体24的温度升高而减弱的磁场，从而保证旋光晶体25旋转偏振光的能力，维持旋光晶体25的正常工作，以解决隔离器隔绝反射激光的能力减弱的技术问题。
36.具体地，图2和图3展示了电磁体23的位置设置，图2为永磁体24和电磁体23的侧视图，图3为永磁体24和电磁体23的主视图。如图2及图3所示，永磁体24为磁环结构，电磁体23共分为三组，一组电磁体23包括4个，在其他实施例中，一组电磁体23可包括多于或少于4个电磁体23。其中两组电磁体23设置于永磁体24的两侧，相邻的两个电磁体23间隔90度设置；剩余的一组电磁体23均匀间隔分布于永磁体24的外环面上。此种电磁体23的分布方案不仅能够对原有的永磁体24的磁场实现补偿，而且对原有的永磁体24产生的磁场影响，甚至能够使其分布更平均。
37.再如图1所示，在隔离组件2中，温度传感器26设于永磁体24的内环面，用以监测永磁体24的温度。其设置于内环面能够方便安装不易脱落，并且能够真实的反映永磁体24的实时温度。在隔离组件2的工作过程中，激光透过旋光晶体25射出，旋光晶体25吸收激光的能量且温度不断上升，并且把热量传递给永磁体24，永磁体24接收热量温度升高且磁场减弱。磁场减弱至磁场内的旋光晶体25的旋光能力无法维持正常工作的临界状态，此时永磁体24的温度为设定的阈值。当温度传感器26的监测温度达到阈值时，电磁体23开始工作，电磁体23产生磁场，补偿永磁体24减弱的磁场，并且随着永磁体24温度的降低，永磁体24的磁场减弱，需要更多的磁场补充，电磁体23内的电流增强，电磁体23产生的磁场增强，以维持旋光晶体25的正常工作；当温度传感器26的监测温度低于阈值时，电磁体23停止工作，此时永磁体产生的磁场足够维持旋光晶体25的正常工作，电磁体23无需工作，节省电能。
38.在工作过程中，一束激光经过准直器1变为平行光，准直器1射出的平行光随后经过第一分光单元21a。在一实施例中，本领域内分光单元常采用yvo4晶体，作为其他实施例，分光单元也可为其他材料。第一分光单元21a把平行光分为o光和e光，之后射出的o光和e光
通过半波片22进入旋光晶体25，半波片22的作用在于使o光和e光产生相位差。可以理解，在其他实施例中，所述半波片22也可省略。在一实施例中，旋光晶体25可采用tgg晶体，作为其他实施例，也可采用其他旋光材料。旋光晶体25会旋转o光和e光大约45度，通过旋光晶体25射出的光会经过第二分光单元21b合并再次成为一束激光，该一束激光随后依次通过双凹透镜3和平凸透镜4扩大光束直径并射出磁场补偿隔离器。可以理解，双凹透镜3和平凸透镜4的作用在于扩大光束直径，在其他实施例中，双凹透镜3和平凸透镜4可以省略。射出磁场补偿隔离器的激光被加工对象反射并形成反射光，部分反射光再次进入磁场补偿隔离器。
39.反射光依次经过平凸透镜4、双凹透镜3、第二分光单元21b后，会经过旋光晶体25，因为法拉第效应的非互异性，反射光分出的光会继续旋转大约45度，由此，反射光分出的光与上述o光和e光的角度相差了90度，当反射光通过第一分光单元21a时，反射光会被第一分光单元21a射出，其无法与入射激光合成同一束激光，极大地偏离了准直器1，从而实现对反射光的隔离。
40.当旋光晶体25不断吸收激光的能量，温度不断升高，旋光晶体25把热量不断传递给永磁体24，永磁体24吸收的热量温度随即升高，其产生的磁场减弱，因而旋光晶体25的旋转偏振光的能力减弱，无法把o光和e光旋转45度，反射光无法完全偏离准直器1。此时，温度传感器26监测到永磁体24的温度升高至阈值，电磁体23内通过电流，电磁体23开始工作，电磁体23产生的磁场对永磁体24的磁场进行补偿，以增强磁场内旋光晶体25旋转偏振光的能力，使反射光能够完全偏离准直器1，实现对反射光的隔离。电磁体23内的电流强度随监测温度的升高而增强，始终把旋光晶体25旋转偏振光的能力保持在正常工作范围内。当永磁体24的监测温度低于阈值时，永磁体24产生的磁场能够保证旋光晶体25旋转偏振光的能力，电磁体23内停止通过电流，节约电能。
41.本技术提供的磁场补偿隔离器，与现有技术相比，本技术磁场补偿隔离器增设电磁体23以及温度传感器26，温度传感器26对永磁体24的温度进行监测，电磁体23内的电流强度根据永磁体24的温度升降随即进行调整，进而电磁体23对永磁体24的磁场实现补偿，从而保证旋光晶体25旋转偏振光的能力，维持旋光晶体25的正常工作，以解决隔离器隔绝反射激光的能力减弱的技术问题。
42.可以理解，温度传感器26可以省略，例如，依据预设的温度与时间的对应关系来控制电磁铁23的工作。
43.在本技术第二实施例中，与第一实施例的不同之处在于，请参阅图4至图5，图4为本实施例中永磁体24与电磁体23的侧视图，图5为本实施例中永磁体24与电磁体23的主视图。电磁体23仅设有一组，每组电磁体23包括4个电磁体23。在其他实施例中，每组电磁体23可多于或少于4个设置，永磁体24为磁环，4个电磁体23均匀间隔设置于永磁体24的外侧环壁，且每个电磁体23产生的磁场与永磁体24产生的磁场方向平行。从而电磁体23所产生的磁场能够对永磁体24产生的磁场进行补偿，以弥补永磁体24因高温而减弱的磁场强度，以解决因永磁体24在高温环境下磁场强度减弱而造成的隔离器隔绝反射激光的能力减弱的技术问题。与上述实施例相比，在保证了磁场强度的前提下，本实施例的电磁体23数量少，方便了电磁体23为安装和维护，减少了电磁体23的安装和维护的成本。
44.请参阅图6至图7，图6为第三实施例中永磁体24与电磁体23的侧视图，图7为第三实施例中永磁体24与电磁体23的主视图。在本技术的第三实施例中，与上述第一实施例的
不同之处在于，电磁体23设有两组，每组电磁体23包括4个电磁体23。在其他实施例中，每组电磁体23可多于或少于4个设置，永磁体24为磁环，两组电磁体23分别设置于永磁体24的两侧，相邻的两个电磁体23间隔90度设置，每个电磁体23产生的磁场与永磁体24产生的磁场方向平行。从而电磁体23所产生的磁场能够对永磁体24产生的磁场进行补偿，以弥补永磁体24因高温而减弱的磁场强度，以解决因永磁体24在高温环境下磁场强度减弱而造成的隔离器隔绝反射激光的能力减弱的技术问题。与上述实施例相比，在保证了磁场强度的前提下，本实施例共设有8个电磁体23，且均匀分布于永磁体24的两侧，从而保证了电磁体23能够产生均匀平衡的磁场，也能够影响原有的永磁体24产生的磁场，使永磁体24产生的磁场分布更平均。
45.可以理解，在另一实施例中，沿所述光轴方向，一个或多个电磁体设于所述永磁体的一侧且垂直于所述光轴。
46.本技术提供了一种磁场补偿隔离器，包括准直器1以及隔离组件2且两者均设置于一光轴5上，所述隔离组件2包括两个分光单元、设于两个分光单元之间的旋光晶体25，以及设于所述旋光晶体25外部的永磁体24，所述永磁体24的周侧还设有至少一个电磁体23，且每个所述电磁体23产生的磁场方向与所述永磁体24产生的磁场方向平行。
47.在现有技术中，为了解决永磁体24温度升高，磁力减弱，磁旋角降低，从而导致旋光晶体25旋转偏振光的能力减弱的问题，一般的做法是增加散热措施降低旋光晶体25的温度，实验室也有通过改良旋光晶体25纯度从而降低热量的转换率的方法，但这些方法依然无法解决磁环在高温环境下磁场强度减弱问题，由此造成的隔离器隔绝反射光的能力下降的问题依旧无法解决。与现有技术相比，本技术磁场补偿隔离器增设有电磁体23，电磁体23设于永磁体24的周侧，且每个电磁体23产生的磁场方向与永磁体24产生的磁场方向平行，从而电磁体23所产生的磁场能够对永磁体24产生的磁场进行补偿，以弥补永磁体24因高温而减弱的磁场强度，从而保证旋光晶体25旋转偏振光的能力，维持旋光晶体25的正常工作，以解决因永磁体24在高温环境下磁场强度减弱而造成的隔离器隔绝反射激光的能力减弱的技术问题。
48.以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。