CN207817252U - 一种高精度可调光纤延时装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高精度可调光纤延时装置，涉及光纤延迟线器件技术领域，以解决现有技术中光纤延时量难以连续调节的问题，其包括盒体,盒体一端面设置有多个第一光纤连接头，另一端面设置有第二光纤连接头，多个第一光纤连接头与第二光纤连接头之间分别连接有不同长度的光纤线，在盒体中间设置有第一隔板、第二隔板及第三隔板，第一隔板上设置有第一夹紧装置，第二隔板上设置有第二夹紧装置，第三隔板上设置有第三夹紧装置，第一夹紧装置及第二夹紧装置之间设置有微米级位移装置，第二夹紧装置及第三夹紧装置之间设置有纳米级位移装置。通过实施本技术方案，光纤线的延时量可以在一定范围内实现高精度的连续调节。

Description

一种高精度可调光纤延时装置

技术领域

本实用新型涉及光纤延迟线器件技术领域，更具体的是涉及一种高精度可调光纤延时装置。

背景技术

光延时技术是一种通过改变光脉冲信号所经过的路程从而延时光脉冲信号的技术。在光信息技术中，光延时技术起着十分重要的作用。例如，光纤通讯系统中，通常利用光延时技术实现光时分复用和解复用。此外，控制信号路由定时的缓冲器中也使用光延时技术。光延时技术还可以用于同步数据比特流、补偿不同光通路之间的色散。在光时分复用和光分组交换中所使用的可调光纤延时线是通过采用多段不同长度的光纤并配合一定的光开关来实现的，因而也称为分级可变光纤延时线。

光纤延迟时间主要取决于光纤的长度和光纤的折射率。现有的光纤延迟线器件的光纤延时装置主要通过级联光开关来选定不同长度或不同光波导(影响折射率)的光纤，从而得到不同的延迟时间。但是，由于该光纤延时装置的延迟时间的数量与光纤的数量相等，延迟时间的数值与光纤的长度一一对应，使得延迟时间的调整是离散形式的调整。例如，一种由光纤A和光纤B组成的现有的光纤延时装置，其中光纤A对应的延迟时间为X，光纤B对应的延迟时间为Y，当该光纤延时装置通过级联光开关选定光纤A时，光纤延时装置的延迟时间为X，而当该光纤延时装置通过级联光开关选定光纤B时，光纤延时装置的延迟时间为Y，由于级联光开关已经没有其他选择，导致光纤延时装置的调整范围只包括延迟时间X和延迟时间Y这个两个离散的点，无法获得X到Y之间的任何延迟时间。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型提供一种高精度可调光纤延时装置。

本实用新型为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

一种高精度可调光纤延时装置，包括盒体,所述盒体一端面设置有多个第一光纤连接头，另一端面设置有相同数量的第二光纤连接头，多个所述第一光纤连接头与第二光纤连接头之间分别连接有不同长度的光纤线，从盒体一端至另一端在盒体中间设置有均与盒体端面平行的第一隔板、第二隔板及第三隔板，所述第一隔板上设置有第一夹紧装置，第二隔板上设置有第二夹紧装置，第三隔板上设置有第三夹紧装置，所述光纤线分别经过第一夹紧装置、第二夹紧装置及第三夹紧装置，所述第一夹紧装置及第二夹紧装置之间设置有用于使光纤线拉伸的微米级位移装置，所述第二夹紧装置及第三夹紧装置之间设置有用于使光纤线拉伸的纳米级位移装置。

工作原理：不同长度的光纤线对应不同的延时量，当需要单独对某根光纤线的延时量进行调节时，操作微米级位移装置使光纤线得到微米量级的拉伸，如果有更高的精度要求，则操作纳米级位移装置使光纤线得到纳米量级的拉伸，此外也可以同时操作微米级位移装置及纳米级位移装置使光纤线拉伸。光纤线得到拉伸的过程中其长度可以连续变化，进而可以得到更多的延时量，且微米级位移装置及纳米级位移装置可以精确控制光纤线的拉伸长度，进而提高延时量变化的精度。

进一步，所述微米级位移装置包括多个弧形块拼成的瓣式环形柱以及设置在所述瓣式环形柱内的压电陶瓷体，所述弧形块底部设置有导向凹槽及与导向凹槽匹配的导向块，所述导向块长度方向沿所述瓣式环形柱的径向设置。压电陶瓷体可以产生连续的径向扩张，促动各弧形块沿其径向向外移动，使得瓣式环形柱能够产生径向扩张，进而拉伸缠绕在该瓣式环形柱的外周壁上的光纤线。压电陶瓷体连续径向扩张使得光纤线长度连续增加，进而使得延时量可以连续变化。凹槽及导向块则限制了弧形块的位移方向。

进一步，所述瓣式环形柱的外周壁上设有用于缠绕光纤线的螺旋凹槽。光纤在缠绕过程中很有可能产生间隔距离(类似螺距)，该间隔距离在拉伸光纤的过程中将逐渐缩减，影响光纤的拉伸长度。为了避免这个不利影响，在瓣式环形柱的外周壁上设有螺旋凹槽，螺旋凹槽沿着周向螺旋式环绕在瓣式环形柱的外周壁上，以用于容纳缠绕在瓣式环形柱的外周壁上的光纤线。通过这种方式，光纤线的间隔距离始终等于螺旋凹槽间的螺距，使得光纤线间的间隔距离无法产生改变，从而确保压电陶瓷体对光纤的拉伸能够最大化。

进一步，所述纳米级位移装置包括直线导向底座、剪切压电陶瓷叠堆、光滑支撑块、磁力预紧机构及直线运动负载台，在直线导向底座的一侧设有梯形凹槽，在该梯形凹槽的两个斜面上各分别设有一对剪切压电陶瓷叠堆，在剪切压电陶瓷叠堆的顶端设有光滑支撑块，在该直线导向底座与直线运动负载台之间设有相互吸引的磁力预紧机构；所述的直线运动负载台的截面为与该梯形凹槽配合的梯形台，梯形台的两个斜面与所述光滑支撑块顶端接触，直线运动负载台与该直线导向底座之间通过磁力预紧机构的磁力相互吸引定位。光纤线设置于直线运动负载台上，负载台下是四个光滑支撑块和四个剪切压电陶瓷叠堆，负载台与光滑支撑块相接触，光滑支撑块固定在剪切压电陶瓷叠堆的末端。剪切压电陶瓷叠堆支撑负载台并提供直线运动所需的驱动力。直线运动负载台材质是磁吸材料，与磁力预紧机构之间相互吸引，使负载台与起支撑作用的剪切压电陶瓷叠堆之间保持大小可调的正压力，该正压力目的是产生适合的最大静摩擦力。通过电压放大电路给其中一个剪切压电陶瓷叠堆供电，使该剪切压电陶瓷叠堆产生水平方向上的形变，进而在水平方向上相对滑动，而此时使另外三个剪切压电陶瓷叠堆保持静止无形变状态电压稳定，则三个压电陶瓷叠堆产生的静摩擦力使得负载台静止保持不动。如此依次使另外三个剪切压电陶瓷叠堆产生水平方向上的位移，进而使得直线运动负载台实现纳米级步进，从而使光纤线得到纳米量级的拉伸。

进一步，所述直线运动负载台上设置有用于固定光纤线的压紧装置。压紧装置使得光纤线与直线运动负载台可拆卸连接，方便更换光纤线。

进一步，所述第一光纤连接头及第二光纤连接头分别设置在第一固定板上及第二固定板上，所述第一固定板及第二固定板分别可拆卸连接于盒体两端面上。通过第一固定板及第二固定板，可以方便的将第一光纤连接头及第二光纤连接头从盒体上取下进行检修。

进一步，所述光纤线为规格为MM62.5/125的石英光纤，长度最接近的两根光纤线之间长度差为20cm。规格为MM62.5/125的石英光纤每20cm的延时量为1nm，可以满足某些对延时量精度要求高的系统。

进一步，所述第一光纤连接头及第二光纤连接头为LC/PC接头。

本实用新型的有益效果如下：

一、本实用新型一种高精度可调光纤延时装置，设置有微米级位移装置及纳米级位移装置使得光纤线可以得到连续的拉伸，进而得到连续变化的延时量，以适应特定系统的要求；

二、本实用新型一种高精度可调光纤延时装置，设置微米级位移装置及纳米级位移装置使得光纤线可以得到微米量级及纳米量级的拉伸，使其延时量变化精度高；

三、本实用新型一种高精度可调光纤延时装置，设置第一固定板及第二固定板，方便将第一光纤连接头及第二光纤连接头从盒体上取下进行检修。

附图说明

图1是本实用新型实施例的结构示意图；

图2是本实用新型实施例中微米级位移装置的结构示意图；

图3是本实用新型实施例中微米级位移装置的爆炸结构示意图；

图4是本实用新型实施例中纳米级位移装置的结构示意图；

图5是本实用新型实施例中纳米级位移装置除去直线运动负载台的俯视结构示意图；

图6是本实用新型实施例中纳米级位移装置的步进原理示意图；

图7是本实用新型实施例中纳米级位移装置的步进电压控制信号波形图。

附图标记：1、盒体；2、第一光纤连接头；3、第二光纤连接头；4、光纤线；5、第一隔板；6、第二隔板；7、第三隔板；8、第一夹紧装置；9、第二夹紧装置；10、第三夹紧装置；11、微米级位移装置；1101、弧形块；1102、瓣式环形柱；1103、压电陶瓷体；1104、导向凹槽；1105、导向块；1106、螺旋凹槽；12、纳米级位移装置；1201、直线导向底座；1202、剪切压电陶瓷叠堆；1202-1、右上的剪切压电陶瓷叠堆；1202-2、右下的剪切压电陶瓷叠堆；1202-3、左上的剪切压电陶瓷叠堆；1202-4、左下的剪切压电陶瓷叠堆；1203、光滑支撑块；1204、磁力预紧机构；1205、直线运动负载台；1206、压紧装置；13、第一固定板；14、第二固定板。

具体实施方式

为了本技术领域的人员更好的理解本实用新型，下面结合附图和以下实施例对本实用新型作进一步详细描述。

实施例1

如图1到7所示，本实施例提供一种高精度可调光纤延时装置，包括盒体1,盒体1一端面设置有多个第一光纤连接头2，另一端面设置有相同数量的第二光纤连接头3，多个第一光纤连接头2与第二光纤连接头3之间分别连接有不同长度的光纤线4，从盒体1一端至另一端在盒体1中间设置有均与盒体1端面平行的第一隔板5、第二隔板6及第三隔板7，第一隔板5上设置有第一夹紧装置8，第二隔板6上设置有第二夹紧装置9，第三隔板7上设置有第三夹紧装置10，光纤线4分别经过第一夹紧装置8、第二夹紧装置9及第三夹紧装置10，第一夹紧装置8及第二夹紧装置9之间设置有用于使光纤线4拉伸的微米级位移装置11，第二夹紧装置9及第三夹紧装置10之间设置有用于使光纤线4拉伸的纳米级位移装置12。

实施例2

如图1到7所示，本实施例在实施例1的基础上做了进一步改进，具体为微米级位移装置11包括多个弧形块1101拼成的瓣式环形柱1102以及设置在瓣式环形柱1102内的压电陶瓷体1103，弧形块1101底部设置有导向凹槽1104及与导向凹槽1104匹配的导向块1105，导向块1105长度方向沿瓣式环形柱1102的径向设置。

瓣式环形柱1102可由金属材料或树脂材料制成，优选钢材料制成。其中，各个弧形块1101的弧度相等，以便于生产制造，降低生产成本。弧形块1101的数量为4个，各弧形块1101所对应的圆心角均为90°。光纤线4可沿着周向缠绕在该瓣式环形柱1102的外周壁上，以便瓣式环形柱1102在径向扩张后对其进行拉伸。

瓣式环形柱1102的外周壁上设有用于缠绕光纤线4的螺旋凹槽1106。螺旋凹槽1106沿着周向螺旋式环绕瓣式环形柱1102的外周壁上，以用于容纳缠绕在瓣式环形柱1102的外周壁上的光纤线4。通过这种方式，光纤线4的间隔距离始终等于螺旋凹槽1106间的螺距，使得光纤线4间的间隔距离无法产生改变，从而确保调整机构对光纤线4的拉伸能够最大化。

压电陶瓷体1103通电后，压电陶瓷体1103的整体体积将连续膨胀，从而可以连续且高精度地推动各弧形块1101沿其径向同步向外移动，使得瓣式环形柱1102能够产生连续、高精度且小范围的径向扩张，进而可以连续、高精度且小范围地改变光纤线4的延迟时间。

实施例3

如图1到7所示，本实施例在实施例1和实施例2的基础上做了进一步改进，具体为纳米级位移装置12包括直线导向底座1201、剪切压电陶瓷叠堆1202、光滑支撑块1203、磁力预紧机构1204及直线运动负载台1205，在直线导向底座1201的一侧设有梯形凹槽，在该梯形凹槽的两个斜面上分别设有一对剪切压电陶瓷叠堆1202，在剪切压电陶瓷叠堆1202的顶端设有光滑支撑块1203，在该直线导向底座1201与直线运动负载台1205之间设有相互吸引的磁力预紧机构1204；的直线运动负载台1205的截面为与该梯形凹槽配合的梯形台，梯形台的两个斜面与光滑支撑块1203顶端接触，直线运动负载台1205与该直线导向底座1201之间通过磁力预紧机构1204的磁力相互吸引定位。直线运动负载台1205上设置有用于固定光纤线4的压紧装置1206。

该纳米级位移装置12的步进示意图如图6所示，图中的(a)为所有剪切压电陶瓷叠堆1202没有施加驱动电压状态下直线运动负载台1205和剪切压电陶瓷叠堆1202的初始状态。驱动纳米级位移装置12进行一次步进的步骤为：

(1)、通过电压放大电路给位于右上的剪切压电陶瓷叠堆1202-1(见图6中(b))供电(电压V1，见图7)，此时剪切压电陶瓷叠堆1202-1将产生水平方向上的相对滑动，使其在水平方向上产生形变，而此时使另外三个剪切压电陶瓷叠堆1202保持静止无形变状态且稳定电压，三个剪切压电陶瓷叠堆1202产生的静摩擦力使得直线运动负载台1205静止保持不动。

(2)、维持右上的剪切压电陶瓷叠堆1202-1电压保持其形变状态，保持左上的剪切压电陶瓷叠堆1202-3和左下的剪切压电陶瓷叠堆1202-4不产生形变，对右下的压电陶瓷叠堆1202-2(见图6中(c))施加电压V2(见图7)，使其产生与右上的剪切压电陶瓷叠堆1202-1相同方向相同大小的形变。

(3)、维持右上的剪切压电陶瓷叠堆1202-1和右下的剪切压电陶瓷叠堆1202-2的形变状态，保持第左下的剪切压电陶瓷叠堆1202-4无形变，对左上的剪切压电陶瓷叠堆1202-3(见图6中(d))施加电压V3(见图7)，使其产生与右上的剪切压电陶瓷叠堆1202-1的及右下的剪切压电陶瓷叠堆1202-2相同方向相同大小的形变。

(4)、维持右上的剪切压电陶瓷叠堆1202-1、右下的剪切压电陶瓷叠堆1202-2及左上的剪切压电陶瓷叠堆1202-3的电压以保持形变，对左下的剪切压电陶瓷叠堆1202-4(见图6中(e))施加电压V4(见图7)，使其产生与右上的剪切压电陶瓷叠堆1202-1、右下的剪切压电陶瓷叠堆1202-2及左上的剪切压电陶瓷叠堆1202-3相同方向相同大小的形变。

(5)、同时撤去四个剪切压电陶瓷叠堆1202上的电压，使其同时恢复到初始状态，从而带动直线运动负载台1205实现纳米级步进(见图6中(f))。

第一光纤连接头2及第二光纤连接头3分别设置在第一固定板13上及第二固定板14上，第一固定板13及第二固定板14分别可拆卸连接于盒体1两端面上。光纤线4为规格为MM62.5/125的石英光纤，长度最接近的两根光纤线4之间长度差为20cm。第一光纤连接头2及第二光纤连接头3为LC/PC接头。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，本实用新型的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本实用新型的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (8)

1.一种高精度可调光纤延时装置，包括盒体(1),其特征在于：所述盒体(1)一端面设置有多个第一光纤连接头(2)，另一端面设置有相同数量的第二光纤连接头(3)，多个所述第一光纤连接头(2)与第二光纤连接头(3)之间分别连接有不同长度的光纤线(4)，从盒体(1)一端至另一端在盒体(1)中间设置有均与盒体(1)端面平行的第一隔板(5)、第二隔板(6)及第三隔板(7)，所述第一隔板(5)上设置有第一夹紧装置(8)，第二隔板(6)上设置有第二夹紧装置(9)，第三隔板(7)上设置有第三夹紧装置(10)，所述光纤线(4)分别经过第一夹紧装置(8)、第二夹紧装置(9)及第三夹紧装置(10)，所述第一夹紧装置(8)及第二夹紧装置(9)之间设置有用于使光纤线(4)拉伸的微米级位移装置(11)，所述第二夹紧装置(9)及第三夹紧装置(10)之间设置有用于使光纤线(4)拉伸的纳米级位移装置(12)。

2.根据权利要求1所述的一种高精度可调光纤延时装置，其特征在于：所述微米级位移装置(11)包括多个弧形块(1101)拼成的瓣式环形柱(1102)以及设置在所述瓣式环形柱(1102)内的压电陶瓷体(1103)，所述弧形块(1101)底部设置有导向凹槽(1104)及与导向凹槽(1104)匹配的导向块(1105)，所述导向块(1105)长度方向沿所述瓣式环形柱(1102)的径向设置。

3.根据权利要求2所述的一种高精度可调光纤延时装置，其特征在于：所述瓣式环形柱(1102)的外周壁上设有用于缠绕光纤线(4)的螺旋凹槽(1106)。

4.根据权利要求1所述的一种高精度可调光纤延时装置，其特征在于：所述纳米级位移装置(12)包括直线导向底座(1201)、剪切压电陶瓷叠堆(1202)、光滑支撑块(1203)、磁力预紧机构(1204)及直线运动负载台(1205)，在直线导向底座(1201)的一侧设有梯形凹槽，在该梯形凹槽的两个斜面上各分别设有一对剪切压电陶瓷叠堆(1202)，在剪切压电陶瓷叠堆(1202)的顶端设有光滑支撑块(1203)，在该直线导向底座(1201)与直线运动负载台(1205)之间设有相互吸引的磁力预紧机构(1204)；所述的直线运动负载台(1205)的截面为与该梯形凹槽配合的梯形台，梯形台的两个斜面与所述光滑支撑块(1203)顶端接触，直线运动负载台(1205)与该直线导向底座(1201)之间通过磁力预紧机构(1204)的磁力相互吸引定位。

5.根据权利要求4所述的一种高精度可调光纤延时装置，其特征在于：所述直线运动负载台(1205)上设置有用于固定光纤线(4)的压紧装置(1206)。

6.根据权利要求1所述的一种高精度可调光纤延时装置，其特征在于：所述第一光纤连接头(2)及第二光纤连接头(3)分别设置在第一固定板(13)上及第二固定板(14)上，所述第一固定板(13)及第二固定板(14)分别可拆卸连接于盒体(1)两端面上。

7.根据权利要求1所述的一种高精度可调光纤延时装置，其特征在于：所述光纤线(4)为规格为MM62.5/125的石英光纤，长度最接近的两根光纤线(4)之间长度差为20cm。

8.根据权利要求1所述的一种高精度可调光纤延时装置，其特征在于：所述第一光纤连接头(2)及第二光纤连接头(3)为LC/PC接头。