CN111508646B - 一种抗红外干扰的微波同轴线缆装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗红外干扰的微波同轴线缆装置，包括微波同轴线缆和在微波同轴线缆外的径向上层叠的复数层光纤束，每层光纤束包括多根与微波同轴线缆平行的光纤，每层光纤束的光纤沿线缆的周向上排布，且至少一层光纤束中，光纤的折射率大于其内侧的另一层光纤束中的与该光纤相邻的光纤的折射率。本发明的抗红外干扰的微波同轴线缆装置通过光学界面的全反射效应将红外光限制在光纤层中传输而屏蔽在线缆之外，可以减小低温超导量子线路的红外屏蔽装置的体积，提高红外屏蔽结构的适用范围，从而实现任意位置都可以屏蔽线缆可能受到的红外干扰。此外，采用光纤作为屏蔽层可以保持线缆的柔性，且便于安装和使用，这是其他屏蔽装置无法实现的。

Description

一种抗红外干扰的微波同轴线缆装置
技术领域
本发明涉及低温超导量子技术领域，尤其涉及一种抗红外干扰的微波同轴线缆装置。
背景技术
在低温超导量子线路中，微波器件和线缆对红外杂散光的吸收会产生准粒子，这些准粒子会破坏量子比特超导器件中的库珀对，降低量子比特的相干性和谐振器的品质因数，导致量子线路性能的下降，需要采取一定手段屏蔽这些红外杂散光以提升超导量子线路的性能。
目前的屏蔽方式仅能屏蔽滤波器前引入的红外杂散光和最末端芯片处的红外杂散光，针对滤波器后到芯片屏蔽壳之间的线路无法有效地屏蔽。此外，采用红外滤波器和屏蔽壳会导致线路整体体积增大，不利于控制量子芯片的温度和保证良好的运行环境。
发明内容
鉴于现有技术存在的不足，本发明提供了一种抗红外干扰的微波同轴线缆装置，可以将红外光屏蔽在同轴线缆之外，减小低温超导量子线路的红外屏蔽装置的体积，而且可以保持线缆的柔性，便于安装和使用。
为了实现上述的目的，本发明采用了如下的技术方案：
一种抗红外干扰的微波同轴线缆装置，包括微波同轴线缆和包裹在所述微波同轴线缆外的径向上层叠的复数层光纤束，每层光纤束包括多根轴向与所述微波同轴线缆的轴向平行的光纤，每层光纤束的光纤沿所述微波同轴线缆的周向上排布，且至少一层光纤束中，光纤的折射率大于该层光纤束内侧的另一层光纤束中的与该光纤相邻的光纤的折射率。
作为其中一种实施方式，每层光纤束中的相邻的光纤互相接触。
作为其中一种实施方式，所有层的光纤束围成周向上封闭所述微波同轴线缆的连续面，以过滤所有射入所述微波同轴线缆的光线。
作为其中一种实施方式，所述抗红外干扰的微波同轴线缆装置还包括屏蔽装置，所述屏蔽装置包括多个首尾依次拼接地套设于光纤束外的套筒；所述套筒为光学玻璃，其表面镀有多层红外增反膜。
作为其中一种实施方式，位于外层的光纤束的光纤被设置于位于内层的光纤束的相邻两根光纤形成的空间内。
作为其中一种实施方式，所述抗红外干扰的微波同轴线缆装置包括设于所述微波同轴线缆外表面的第一层光纤束和设于所述第一层光纤束外的第二层光纤束，所述第二层光纤束的光纤的折射率大于所述第一层光纤束中的与该光纤相邻的光纤的折射率。
作为其中一种实施方式，所述第二层光纤束的所有光纤的折射率均大于所述第一层光纤束的所有光纤的折射率。
作为其中一种实施方式，每层光纤束中的光纤的折射率相等。
所述抗红外干扰的微波同轴线缆装置还包括设于所述第二层光纤束外的第三层光纤束，所述第三层光纤束的光纤的折射率小于所述第二层光纤束中的与该光纤相邻的光纤的折射率。
作为其中一种实施方式，至少一层光纤束的光纤掺有可促进光纤吸收红外光的稀土离子，如铒离子、铥离子或钬离子等。
本发明的抗红外干扰的微波同轴线缆装置通过光学界面的全反射效应将红外光限制在光纤层中传输而屏蔽在同轴线缆之外，可以减小低温超导量子线路的红外屏蔽装置的体积，提高红外屏蔽结构的适用范围，从而实现了在红外滤波器和屏蔽壳之间以及其他任意位置都可以屏蔽同轴线缆可能受到的红外干扰。此外，采用光纤作为屏蔽层可以保持线缆的柔性，且便于安装和使用，这是其他屏蔽装置无法实现的。
附图说明
图1为本发明实施例1的微波同轴线缆装置的结构示意图；
图2为本发明实施例2的微波同轴线缆装置的单个套筒的结构示意图；
图3为本发明实施例2的微波同轴线缆装置的两个套筒的配合状态示意图；
图中标号说明如下：
10-微波同轴线缆；
20-第一层光纤束；
30-第二层光纤束；
40-第三层光纤束
50-套筒；
51-第一端
52-第二端。
具体实施方式
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。
实施例1
参阅图1，本发明提供了一种抗红外干扰的微波同轴线缆装置，包括微波同轴线缆10和包裹在微波同轴线缆10外的径向上层叠的复数层光纤束，其中，每层光纤束包括多根轴向与微波同轴线缆10的轴向平行的光纤，每层光纤束的光纤沿微波同轴线缆10的周向上排布，且至少一层光纤束中，光纤的折射率大于该层光纤束内侧的另一层光纤束中的与该光纤相邻的光纤的折射率。
当外界的红外杂散光的光线从较高折射率的外层光纤束的光纤进入到较低折射率的内层光纤束的光纤时，如果入射角大于某一临界角时，折射光线将会消失，所有的入射光线将被反射而不进入低折射率的内层光纤束的光纤，因此，这些层光纤束的布置可以有效地屏蔽从外界射向微波同轴线缆的光线。
通过在微波同轴线缆外层叠复数层光纤束，并将光纤束中的光纤直径做得很小，既可以实现光线屏蔽，又可以减小低温超导量子线路的红外屏蔽装置的体积，提高红外屏蔽的适用范围，在红外滤波器和屏蔽壳之间以及其他任意位置都可以屏蔽同轴线缆的红外干扰，而且，采用光纤作为屏蔽层可以保持线缆的柔性，便于安装和使用，这是其他屏蔽装置无法实现的。
优选地，本实施例的每层光纤束中的相邻的光纤互相接触，从而在每一层光纤束中的各光纤紧密排列，即可形成一圈封闭的、连续的屏蔽面，所有射入的光线都要经过一层光纤形成的连续屏蔽面。该布置方式是每一层光纤束都形成一层连续屏蔽面的情形，在其他的实施方式中，也可以不必每一层光纤束都形成连续屏蔽面，例如，每一层光纤束的光纤沿微波同轴线缆的周向间隔开一定间隔进行布置，下一层或多层光纤束的光纤以插空的方式布置在其他层的光纤间的间隔处，从而利用多层光纤束将微波同轴线缆10封闭于其中，也就是以此方式实现所有层的光纤束围成周向上封闭微波同轴线缆10的连续面，以过滤所有射入微波同轴线缆10的光线。
如图1所示，位于外层的光纤束的光纤被设置于位于内层的光纤束的相邻两根光纤形成的空间内。使得每两层相邻的光纤束的光纤交错层叠，更加节省空间，进一步减小屏蔽结构的体积。
具体地，微波同轴线缆装置包括设于微波同轴线缆10外表面的第一层光纤束20和设于第一层光纤束20外的第二层光纤束30，第二层光纤束30的光纤的折射率大于第一层光纤束20中的与该光纤相邻的光纤的折射率，即，可以是每层光纤束内的各光纤的折射率不等，只需要各个部位的光纤折射率按内小外大的趋势布置即可。当外界的红外杂散光的光线从第二层光纤束30中较高折射率的光纤进入到第一层光纤束20中较低折射率的光纤时，所有的入射角大于某一临界角的入射光线将被反射而不进入内层的第一层光纤束20的光纤中，从而可以在一定程度上屏蔽红外光对于微波同轴线缆10的影响。
可选的是，第二层光纤束30的所有光纤的折射率均大于第一层光纤束20的所有光纤的折射率。或者，也可以是每层光纤束中的光纤的折射率相等。
另外，图1示出的抗红外干扰的微波同轴线缆装置还包括设于第二层光纤束30外的第三层光纤束40，第三层光纤束40的光纤的折射率小于第二层光纤束30中的与该光纤相邻的光纤的折射率，即，可以是每层光纤束内的各光纤的折射率不等，只需要各个部位的光纤折射率按内大外小的趋势布置即可。
在其他实施方式中，也可以是第二层光纤束30的所有光纤的折射率均大于第三层光纤束40的所有光纤的折射率。或者，第三层光纤束40中的光纤的折射率相等。
可以理解的是，本发明并不限制微波同轴线缆外的光纤束的层数，也可以是第一层光纤束20、第二层光纤束30、第三层光纤束40均包括多层层叠的光纤束，还可以进一步优选地，每层第一层光纤束20、第二层光纤束30、第三层光纤束40中的各层光纤束按照这样的规律布置：越远离微波同轴线缆10，光纤的折射率越大，从而在每层第一层光纤束20、第二层光纤束30、第三层光纤束40中进一步实现多层递增式反射效果，进一步提高光纤屏蔽效果。
另外，还可以在至少一层光纤束的光纤中掺有可促进光纤吸收红外光的稀土离子，如铒离子、铥离子、钬离子等红外光吸收介质，利用光纤层直接吸收红外光，可以实现更强的红外光屏蔽效果。
实施例2
如图2和图3所示，与实施例1不同的是，本实施例在实施例1的基础上，进一步还包括专门的屏蔽装置，该屏蔽装置包括多个首尾依次拼接地套设于光纤束外的套筒50。
套筒50为光学玻璃，其表面镀有多层红外增反膜。通过在微波元器件外壳外层再增加一层光学玻璃来屏蔽红外杂散光，并在光学玻璃表面镀有多层红外增反膜，可以反射绝大多数红外杂散光。
如图2，每个套筒50可以结构相同，包括内部孔径较大的第一端51和内部孔径较小的第二端52。套筒50呈方形结构，第一端51、第二端52的截面也呈方形。
两个器件对接的接口可以采用SMP接口连接，并采用不同直径的方形套筒配合以便于嵌入安装。当器件对接后，套筒50保护在器件外，套筒50的第一端51套接在另一个套筒50的第二端52外表面，从而实现连接以形成屏蔽装置。本实施例在实施例1的基础上进一步提高了微波同轴线缆的抗干扰特性。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (9)

1.一种抗红外干扰的微波同轴线缆装置，其特征在于，包括微波同轴线缆（10）和包裹在所述微波同轴线缆（10）外的径向上层叠的复数层光纤束，每层光纤束包括多根轴向与所述微波同轴线缆（10）的轴向平行的光纤，每层光纤束的光纤沿所述微波同轴线缆（10）的周向上排布，所有层的光纤束围成周向上封闭所述微波同轴线缆（10）的连续面，以过滤所有射入所述微波同轴线缆（10）的光线，且至少一层光纤束中，光纤的折射率大于该层光纤束内侧的另一层光纤束中的与该光纤相邻的光纤的折射率。
2.根据权利要求1所述的抗红外干扰的微波同轴线缆装置，其特征在于，每层光纤束中的相邻的光纤互相接触。
3.根据权利要求1所述的抗红外干扰的微波同轴线缆装置，其特征在于，还包括屏蔽装置，所述屏蔽装置包括多个首尾依次拼接地套设于光纤束外的套筒（50）；所述套筒（50）为光学玻璃，其表面镀有多层红外增反膜。
4.根据权利要求1~3任意一项所述的抗红外干扰的微波同轴线缆装置，其特征在于，位于外层的光纤束的光纤被设置于位于内层的光纤束的相邻两根光纤形成的空间内。
5.根据权利要求4所述的抗红外干扰的微波同轴线缆装置，其特征在于，包括设于所述微波同轴线缆（10）外表面的第一层光纤束（20）和设于所述第一层光纤束（20）外的第二层光纤束（30），所述第二层光纤束（30）的光纤的折射率大于所述第一层光纤束（20）中的与该光纤相邻的光纤的折射率。
6.根据权利要求5所述的抗红外干扰的微波同轴线缆装置，其特征在于，所述第二层光纤束（30）的所有光纤的折射率均大于所述第一层光纤束（20）的所有光纤的折射率。
7.根据权利要求5所述的抗红外干扰的微波同轴线缆装置，其特征在于，每层光纤束中的光纤的折射率相等。
8.根据权利要求5所述的抗红外干扰的微波同轴线缆装置，其特征在于，还包括设于所述第二层光纤束（30）外的第三层光纤束（40），所述第三层光纤束（40）的光纤的折射率小于所述第二层光纤束（30）中的与该光纤相邻的光纤的折射率。
9.根据权利要求4所述的抗红外干扰的微波同轴线缆装置，其特征在于，至少一层光纤束的光纤掺有可促进光纤吸收红外光的稀土离子，包括铒离子、铥离子或钬离子。
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