CN204758869U - 一种新型光路延时装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种新型光路延时装置，包括有光环形器，所述光环形器上至少设有一个光入射连接端、一个光延时连接端、以及一个光出射连接端，所述光延时连接端上连接有光纤准直器，所述光路延时装置还包括有用于将所述光纤准直器出射端信号光进行若干次平行反射以实现光路延时的角锥棱镜阵列和用于驱动所述角锥棱镜阵列上角锥棱镜沿光路方向前后平移的平移台，所述角锥棱镜阵列包括左排角锥棱镜和右排角锥棱镜，信号光在所述左排角锥棱镜和右排角锥棱镜之间平行反射，所述角锥棱镜阵列末端设有用于垂直反射使信号光沿角锥棱镜阵列原路返回至光纤准直器的平面反射镜，所述光出射连接端作为延时后信号光输出端。本案结构简单易实现，调节方便，稳定性好。
Description
[技术领域]
本实用新型涉及一种新型光路延时装置。
[背景技术]
光路延时线是光学实验和设备中常用的一个设备，在迈克尔逊干涉仪、马赫-曾德尔干涉仪等经典的应用都采用过不同结构的光路延时线。延时线的思想是通过将光路的一个信号分束成两个或者是两个信号同时经过不同的光学路径，最终合束的时候会产生干涉，从而衍生出很多不同的应用。当前的商用延时线多应用在通讯领域，其最大的连续可调延时长度仅仅有500ps左右。
在超快激光光学领域，比如频率梳领域，我们常常将同一个光纤超快激光器输出的脉冲分成两束，并且在其中一束放置可变延时线，使激光器输出的第n个脉冲经过延时线后再与刚输出的第n+1个脉冲进行合束后相干，简而言之就是使激光器的前一个脉冲与自身的后一个脉冲进行相干。在这种应用中，延时线的长度与激光器的重频密切相关，例如在频率梳领域常用的250M的光纤激光器，其可变延时线的长度约在1.2m左右，相对于时域的光脉冲延时时间为4ns，而常规应用在通讯领域的商用延时系统最大型号的延时长度仅有0.5ns附近，远不能达到使用的要求。
常规的延时线的设计思路是利用准直器后输出的光经过不同的固定直角反射镜阵列进行平行反射，最终在出射端耦合进入另一个准直器中作为输出端。在这种设计中使用的固定直角反射镜阵列不宜移动距离过大，因为假定在移动范围较大如超过100mm的情况下，入射光假若与阵列的移动方向有微小的角度偏差，那么这种角度偏差会引起空间偏差并在直角反射镜阵列中不断放大，导致在出射端严重偏离出射端准直器的固定方向和位置，因为插入损耗增大。所以这种方案不适合于设计类似于可调范围0.1～1.2m的长距离连续可调延时线。
也有方案利用角锥棱镜+双准直器的方法克服了在比较长的距离情况下的光线偏差的问题，获得了最大为500ps的连续可调延时长度。但是这种延时线的延时量受制于可移动导轨的长度，而导轨的长度越大，其不稳定度也越高。
因此，有必要解决如上问题。
[实用新型内容]
本实用新型克服了上述技术的不足，提供了一种新型光路延时装置，其结构简单易实现，调节方便，稳定性好。
为实现上述目的，本实用新型采用了下列技术方案：
一种新型光路延时装置，包括有用于接收入射信号光及输出延时后信号光的光环形器10，所述光环形器10上至少设有一个光入射连接端11、一个光延时连接端12、以及一个光出射连接端13，所述光延时连接端12上连接有光纤准直器20，所述光路延时装置还包括有用于将所述光纤准直器20出射端信号光进行若干次平行反射以实现光路延时的角锥棱镜阵列30和用于驱动所述角锥棱镜阵列30上角锥棱镜沿光路方向前后平移的平移台40，所述角锥棱镜阵列30包括左排角锥棱镜31和右排角锥棱镜32，信号光在所述左排角锥棱镜31和右排角锥棱镜32之间平行反射，所述角锥棱镜阵列30末端设有用于将所述角锥棱镜阵列30末端出射信号光进行垂直反射使其沿角锥棱镜阵列30原路返回至光纤准直器20的平面反射镜50，所述光出射连接端13作为延时后信号光输出端。
如上所述的一种新型光路延时装置，其特征在于所述平移台40包括有控制器41和受所述控制器41控制用于驱动所述角锥棱镜阵列30上角锥棱镜沿光路方向前后平移的平移动板42。
如上所述的一种新型光路延时装置，其特征在于所述左排角锥棱镜31或所述右排角锥棱镜32设置在所述平移动板42上。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
1、结构简单易实现，采用了光环形器，便于接收入射信号光及输出延时后信号光，光环形器通过光纤准直器将信号光入射至角锥棱镜阵列以实现光路延时，并且通过平面反射镜将角锥棱镜阵列末端出射信号光进行零度反射使其沿角锥棱镜阵列原路返回至光纤准直器，其在不增加角锥棱镜个数的情况下实现了信号光在角锥棱镜阵列中的双倍延时，有效提高光路延时量值。
2、角锥棱镜阵列包括左排角锥棱镜和右排角锥棱镜，便于信号光在左排角锥棱镜和右排角锥棱镜之间平行反射，并且由于角锥棱镜阵列末端设置了平面反射镜，其有效将角锥棱镜阵列末端出射信号光沿角锥棱镜阵列原路返回到光纤准直器中。
3、调节方便，平移台包括有控制器和受所述控制器控制用于驱动所述角锥棱镜阵列上角锥棱镜沿光路方向前后平移的平移动板，便于通过平移台上平移动板调节左排角锥棱镜与右排角锥棱镜之间距离，从而调节光路延时量值。
4、后续改进容易，通过增加角锥棱镜阵列上角锥棱镜的个数就能增加光路延时范围。
5、兼容性好，需要延时的入射信号光可以是随机偏振也可以是线偏振的。
[附图说明]
图1是本实用新型的结构框图。
图2是本实用新型具体光路图之一。
图3是本实用新型具体光路图之二。
[具体实施方式]
以下结合附图通过实施例对本实用新型特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：
如图1所示，一种新型光路延时装置，包括有用于接收入射信号光及输出延时后信号光的光环形器10，所述光环形器10上至少设有一个光入射连接端11、一个光延时连接端12、以及一个光出射连接端13，所述光延时连接端12上连接有光纤准直器20，所述光路延时装置还包括有用于将所述光纤准直器20出射端信号光进行若干次平行反射以实现光路延时的角锥棱镜阵列30和用于驱动所述角锥棱镜阵列30上角锥棱镜沿光路方向前后平移的平移台40，所述角锥棱镜阵列30包括左排角锥棱镜31和右排角锥棱镜32，信号光在所述左排角锥棱镜31和右排角锥棱镜32之间平行反射，所述角锥棱镜阵列30末端设有用于将所述角锥棱镜阵列30末端出射信号光进行垂直反射使其沿角锥棱镜阵列30原路返回至光纤准直器20的平面反射镜50，所述光出射连接端13作为延时后信号光输出端。
所述平移台40包括有控制器41和受所述控制器41控制用于驱动所述角锥棱镜阵列30上角锥棱镜沿光路方向前后平移的平移动板42。
如图2所示是本实用新型的光路图之一，其中，所述角锥棱镜阵列30由3个角锥棱镜组成，所述左排角锥棱镜31为1个角锥棱镜，所述右排角锥棱镜32为两个角锥棱镜，所述右排角锥棱镜32上两个角锥棱镜都设置在所述平移动板42上，所述光纤准直器20设置在所述角锥棱镜阵列30入射端左侧，光纤准直器20出射信号光先从入射至右排角锥棱镜32上，所述平面反射镜50设置在角锥棱镜阵列30末端左侧。
如上所述，在本实施例中，信号光波长1550nm，入射和出射偏振态为随机，信号光经过光入射连接端11入射到光环形器10中，从光延时连接端12出射至光纤准直器20后首先入射到右排角锥棱镜32上，经过角锥棱镜阵列30上角锥棱镜的3次平行反射，最后射入末端的平面反射镜50中，调节好平面反射镜50的角度使反射信号光经由原入射光路返回至角锥棱镜阵列30和准直器3，最后从光延时连接端12重新进入光环形器10，并从光出射连接端13输出。
如上所述，所述平移台40上控制器41控制平移动板42的平移，便于调节右排角锥棱镜32相对左排角锥棱镜31的距离，从而调节光路延时量值。
如上所述，实施时，操作人员只需要一次性调节好所述光纤准直器20的入射方向和所述平面反射镜50的反射方向就可以了，其调节方便，稳定性好。其中，光纤准直器20的出射方向必须与平移台40移动的方向一致，具体的调节方式可以是在平移台40上固定一张1550nm红外卡，然后调整光纤准直器20出射光点的位置并前后移动平移台40，当光纤准直器20输出光在红外卡上的光点位置不随平移台40的移动而变化时，认为该光纤准直器20已经调节到了理想位置。所述平面反射镜50的调节方法是当光打到平面反射镜50以后，先粗调平面反射镜50的角度使其与入射信号光近似垂直，然后将红外卡放置在光纤准直器20的附近，再精细调节平面反射镜50的角度，使反射光斑也正好和入射光口相重合，并且通过在光出射连接端13接入功率计微调，使出光功率最大，即为调整完毕。
如上所述，在本实施例中，所述角锥棱镜阵列30上所使用的角锥棱镜的入光口直径都为15mm，偏转角为180°±5”，采用不可调节的固定镜架将各角锥棱镜固定在平移台40上或者其平移动板42上。所述平面反射镜50采用镀膜的圆形介质膜镜，外形尺寸为直径12.7mm×厚度6mm，该介质膜镜在1550nm处的反射率大于99.5％。所述光环形器10采用的尾纤为SMF-28e，所述光纤准直器20采用的尾纤为SMF-28e，准直距离为1500mm。如图所示，当平移台40的移动范围L为150mm时，换算到光路最大延时量值约为8*L＝1200mm，相对于最大的光学延时时间为1200mm/c＝4ns，其中c为光速300000000m/s。
如上所述，本实施例光路延时装置可以用在250M重频及以上的超短脉冲光纤激光器中，用做前后脉冲的延迟相干，也可以用在其它4ns以下的连续可调延迟线需求中。
如图3所示是本实用新型光路图之二，通过在角锥棱镜阵列30上增加角锥棱镜来增加信号光在角锥棱镜阵列30平行反射的次数，从而增加了光路延时量值。
如上所述，本案保护的是一种新型光路延时装置，一切与本案结构相同或与本案具体实施方式相似的技术方案都应示为落入本案的保护范围内。
Claims (3)
1.一种新型光路延时装置，其特征在于包括有用于接收入射信号光及输出延时后信号光的光环形器(10)，所述光环形器(10)上至少设有一个光入射连接端(11)、一个光延时连接端(12)、以及一个光出射连接端(13)，所述光延时连接端(12)上连接有光纤准直器(20)，所述光路延时装置还包括有用于将所述光纤准直器(20)出射端信号光进行若干次平行反射以实现光路延时的角锥棱镜阵列(30)和用于驱动所述角锥棱镜阵列(30)上角锥棱镜沿光路方向前后平移的平移台(40)，所述角锥棱镜阵列(30)包括左排角锥棱镜(31)和右排角锥棱镜(32)，信号光在所述左排角锥棱镜(31)和右排角锥棱镜(32)之间平行反射，所述角锥棱镜阵列(30)末端设有用于将所述角锥棱镜阵列(30)末端出射信号光进行垂直反射使其沿角锥棱镜阵列(30)原路返回至光纤准直器(20)的平面反射镜(50)，所述光出射连接端(13)作为延时后信号光输出端。
2.根据权利要求1所述的一种新型光路延时装置，其特征在于所述平移台(40)包括有控制器(41)和受所述控制器(41)控制用于驱动所述角锥棱镜阵列(30)上角锥棱镜沿光路方向前后平移的平移动板(42)。
3.根据权利要求2所述的一种新型光路延时装置，其特征在于所述左排角锥棱镜(31)或所述右排角锥棱镜(32)设置在所述平移动板(42)上。
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| CN201520398453.4U CN204758869U (zh) | 2015-06-10 | 2015-06-10 | 一种新型光路延时装置 |
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN110398803A (zh) * | 2019-07-19 | 2019-11-01 | 上海理工大学 | 光纤耦合式光学延时线 |
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2015
- 2015-06-10 CN CN201520398453.4U patent/CN204758869U/zh active Active
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