CN110941049A - 一种柔性支撑的快速振荡光纤延迟线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种柔性支撑的快速振荡光纤延迟线，其包括具有柔性支撑的底座，在底座的安装面开设凹槽，在底座X和Y方向上均设置若干柔性支撑臂，相邻两柔性支撑臂开口方向上下交错，入射光纤准直器与出射光纤准直器通过灌封胶固定在底座上，角锥反射镜粘接在运动平台对应孔洞内，高精密直线导轨、光栅编码尺、音圈电机分别通过螺钉安装在底座上，入射激光首先进入入射光纤准直器，打到角锥反射镜的反射面之上，通过角锥反射镜的三个相互垂直的反射面的三次反射后，平行于入射光出射，被出射光纤准直器所接收。柔性支撑臂可以保证XYZ三个方向的柔度均满足使用要求，并同时抵御XYZ三个方向的变形与振动，实现2倍音圈电机频率的采样速度。
Description
技术领域：
本发明属于光纤延迟线技术领域，具体涉及一种柔性支撑的快速振荡光纤延迟线。
背景技术：
光纤具有重量轻、体积小、抗干扰性强、损耗低与色散小等诸多优点。自光纤技术发明以来，各种光纤器件层出不穷，并在通信、雷达及电子技术等领域有着广泛的应用，因此越来越被世人关注。随着光纤通信技术的发展，高速激光器、探测器和光电开关等光电器件已成为光纤信息处理的研究热点。其中，光纤延迟线作为一种新型的信号处理器件，已从最初极其简单的一段光纤，发展到目前具有多种复杂结构的独立器件，并成为光信息处理的关键器件之一。它具备多种信号处理功能，如在光学测量与光纤传感中参与测量信号的采集与传输，在光纤通信系统中用于信号的编码与缓存，在光控相控阵天线系统中实现微波信号的精确相位分配与控制以及雷达回波信号的除噪等。与传统的延迟线相比，光纤延迟线具有体积小、重量轻、带宽大、损耗低、结构简单、抗干扰能力强、保密性好、易实现多位延迟等特点，并被应用于相控阵雷达技术、光分组交换技术、光学相干层析技术以及光采样技术等领域。
目前常用的电动光纤延迟线通过角锥反射镜、光纤准直器、驱动电机、高精密导轨以及配套的机械平台来实现，激光通过入射光纤准直器入射到角锥反射镜的反射面上，反射光被出射光纤准直器所接收，同时角锥反射镜安装在机械平台上，驱动电机带动机械平台在高精密导轨上做直线往复运动，直线运动的行程为L，以此来改变入射光纤准直器与出射光纤准直器之间的光程，从而实现了在2L光程范围内的电光采样。
当前的电动光纤延迟线存在以下问题：
1.高精密导轨安装在机械平台上，如机械平台对应的安装面平面度较差，将造成高精密导轨的直线度遭到破坏，影响其运动性能、延迟的准确性与插损值；
2.机械平台的安装面在遭受外界环境温度变化、振动等因素影响时会发生形变，进而导致高精密导轨发生变形，影响延迟线的运动性能、延迟的准确性与插损值；
3.角锥反射镜一般为玻璃材料，机械平台为铝合金材料，二者线胀系数相差较大，当遭受外界热载荷影响时，二者形变不一致将导致角锥反射镜面型发生变化，使得光路变形，影响延迟线插损值；
4.驱动电机通常为直流步进电机，运动精度虽高，但是运动速度很慢，不适合需要高速采样的应用场景。
发明内容：
本发明目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计一种柔性支撑的快速振荡光纤延迟线，通过引入柔性支撑环节、合理匹配光学元件线胀系数、改进驱动电机类型可以显著克服电动光纤延迟线受安装面平面度影响较大、环境适应性差、扫描采样速度慢等缺陷。
为了实现上述目的，本发明涉及的一种柔性支撑的快速振荡光纤延迟线，包括具有柔性支撑的底座，在底座的安装面开设凹槽，在底座X和Y方向上均设置若干柔性支撑臂，相邻两柔性支撑臂开口方向上下交错。
进一步地，所述柔性支撑的快速振荡光纤延迟线，还包括入射光纤准直器、出射光纤准直器、高精密直线导轨、角锥反射镜、运动平台、光栅编码尺和音圈电机；入射光纤准直器和出射光纤准直器固定在底座一侧，音圈电机定子固定在底座另一侧，高精密直线导轨固定在安装部上部，运动平台与高精密直线导轨滑动连接，角锥反射镜粘接在运动平台对应孔洞内，入射激光首先进入入射光纤准直器，打到角锥反射镜的反射面之上，通过角锥反射镜的三个相互垂直的反射面的三次反射后，平行于入射光出射，被出射光纤准直器所接收，运动平台与音圈电机的转子连接，在高精密直线导轨一侧设置光栅编码尺。
进一步地，角锥反射镜与运动平台选用热膨胀系数相近的材料。
优选地，底座采用材料的弹性模量高于100GPa。
具体地，底座包括一体式的安装部、侧板和立板，侧板位于安装部前后两侧，立板位于安装部左右两侧上部，在安装部下部沿长度方向上开设凹槽，沿X方向和Y方向在侧板上开设若干柔性支撑臂，柔性支撑臂的宽度为a、相邻柔性支撑臂的间距为b，柔性支撑臂的深度为c，c小于侧板的厚度。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：由于引入了柔性支撑环节，使得延迟线可以抵御安装面平面度不足、温度变形、振动变形等对于延迟线内直线导轨的影响，而且还可以起到减震的效果，大大增加了延迟线的稳定性与环境适应性；角锥反射镜与运动平台采用热匹配设计，选用热膨胀系数相近的材料，这样可大大降低因环境温度变化造成的角锥反射镜面型的变化，增加延迟线的环境适应性；采用可高速运动的音圈电机作为驱动电机，可以实现2倍音圈电机频率的采样速度，满足高速采样场景下的使用。
附图说明：
图1是实施例1涉及的柔性支撑的快速振荡光纤延迟线装配示意图。
图2是实施例1涉及的柔性支撑的快速振荡光纤延迟线的内部光路结构图。
图3是实施例1涉及的柔性支撑臂结构图。
具体实施方式：
下面通过具体实施例并结合附图对本发明作进一步说明。
实施例1：
一种柔性支撑的快速振荡光纤延迟线，包括具有柔性支撑的底座3，在底座的安装面开设凹槽34，在底座X和Y方向上均设置若干柔性支撑臂，相邻两柔性支撑臂开口方向上下交错。凹槽34和柔性支撑臂构成的柔性支撑结构，减少与地面接触面积，有效抵御由于底座安装面平面度差对导轨直线度带来的影响，还可以有效抵御外界环境温度变化、振动等因素导致的底座变形以及对于导轨直线度的影响。可以保证XYZ三个方向的柔度均满足使用要求，并同时抵御XYZ三个方向的变形与振动。
具体地，底座3包括一体式的安装部31、侧板32和立板33，侧板32位于安装部31前后两侧，立板33位于安装部31左右两侧上部，在安装部31下部沿长度方向上开设凹槽34，沿X方向和Y方向在侧板32上开设若干柔性支撑臂35，柔性支撑臂35的宽度为a、相邻柔性支撑臂35的间距为b，柔性支撑臂35的深度为c，c小于侧板32的厚度，且相邻柔性支撑臂35的开口方向相反，一个向上，一个向下。其中，a,b,c和柔性支撑臂的数量具体根据使用的环境设置。
优选地，底座3采用材料的弹性模量高于100GPa。具体地，底座3材质可选用钛合金、合金钢或锰铜合金。
进一步地，所述柔性支撑的快速振荡光纤延迟线，还包括入射光纤准直器1、出射光纤准直器2、高精密直线导轨4、角锥反射镜5、运动平台6、光栅编码尺7和音圈电机8；入射光纤准直器1和出射光纤准直器2通过灌封胶固定在一侧立板上，音圈电机8定子固定在另一侧立板上，高精密直线导轨4固定在安装部上部，运动平台6与高精密直线导轨4滑动连接，角锥反射镜5通过光学环氧胶粘接在运动平台6对应孔洞内，入射激光首先进入入射光纤准直器1，打到角锥反射镜5的反射面之上，通过角锥反射镜的三个相互垂直的反射面的三次反射后，平行于入射光出射，被出射光纤准直器2所接收，运动平台6与音圈电机8的转子连接，在高精密直线导轨4一侧设置光栅编码尺7。
进一步地，角锥反射镜与运动平台采用热匹配设计，选用热膨胀系数相近的材料，如角锥反射镜采用K9玻璃，运动平台采用钛合金TC4，或角锥反射镜采用微晶玻璃，运动平台采用殷钢。这样可大大降低因环境温度变化造成的角锥反射镜面型的变化，增加延迟线的环境适应性。
音圈电机8在线圈磁场驱动下做直线往复运动，从而带动粘接于运动平台6上的角锥反射镜5沿着高精密直线导轨4在行程L范围内来回运动，使得入射光纤准直器1与出射光纤准直器2之间的光程可以在2L范围内发生改变，达到光路延迟的目的；运动平台6在L的单程运动中，其上的标记点会依次经过光栅编码尺7上的等距光栅，产生多个脉冲信号，这些脉冲信号准确记录了运动平台的位置，光栅编码尺的光栅分辨率为ΔL，则光纤延迟线的延迟分辨率为2ΔL；音圈电机8的行程为L，运动频率为fHz，则运动平台6在一个运动周期内走过的路径为2L，可以实现每秒2f个完整波形的重复采样，实现了高速电光采样。
Claims (5)
1.一种柔性支撑的快速振荡光纤延迟线，其特征在于，包括具有柔性支撑的底座，在底座的安装面开设凹槽，在底座X和Y方向上均设置若干柔性支撑臂，相邻两柔性支撑臂开口方向上下交错。
2.根据权利要求1所述的柔性支撑的快速振荡光纤延迟线，其特征在于，所述柔性支撑的快速振荡光纤延迟线，还包括入射光纤准直器、出射光纤准直器、高精密直线导轨、角锥反射镜、运动平台、光栅编码尺和音圈电机；入射光纤准直器和出射光纤准直器固定在底座一侧，音圈电机定子固定在底座另一侧，高精密直线导轨固定在安装部上部，运动平台与高精密直线导轨滑动连接，角锥反射镜粘接在运动平台对应孔洞内，入射激光首先进入入射光纤准直器，打到角锥反射镜的反射面之上，通过角锥反射镜的三个相互垂直的反射面的三次反射后，平行于入射光出射，被出射光纤准直器所接收，运动平台与音圈电机的转子连接，在高精密直线导轨一侧设置光栅编码尺。
3.根据权利要求2所述的柔性支撑的快速振荡光纤延迟线，其特征在于，角锥反射镜与运动平台选用热膨胀系数相近的材料。
4.根据权利要求2所述的柔性支撑的快速振荡光纤延迟线，其特征在于，底座采用材料的弹性模量高于100GPa。
5.根据权利要求3或4所述的柔性支撑的快速振荡光纤延迟线，其特征在于，底座包括一体式的安装部、侧板和立板，侧板位于安装部前后两侧，立板位于安装部左右两侧上部，在安装部下部沿长度方向上开设凹槽，沿X方向和Y方向在侧板上开设若干柔性支撑臂，柔性支撑臂的宽度为a、相邻柔性支撑臂的间距为b，柔性支撑臂的深度为c，c小于侧板的厚度。
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| CN107748427A (zh) * | 2017-11-16 | 2018-03-02 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种可拆卸的柔性支撑组件 |
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