CN211454025U - 一种超高速扫描光栅磁栅空间延迟器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及高精度时间延迟技术领域，具体涉及一种超高速扫描光栅磁栅空间延迟器，包括底座、设于底座上的光路折叠回路装置以及设于光路折叠回路装置外部的保护盖，所述光路折叠回路装置包括光纤准直器组、与光纤准直器组配合用于实现光程变化的棱镜移动机构以及设于棱镜移动机构上的光栅磁栅组件。本实用新型提供一种超高速扫描光栅磁栅空间延迟器，通过用光栅磁栅组件监测代替用传统伺服电机的转动来计算光纤的传输距离，并将光栅磁栅读头设置成与棱镜座同步移动，解决了现有空间延迟器存在的延时精度不高、扫描速度低，不能有效满足人们日常需求的技术问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及高精度时间延迟技术领域，具体涉及一种超高速扫描光栅磁栅空间延迟器。
背景技术
在通信、光学等领域常常需要对信号光进行延时补偿，现有的光学延时技术多采用光纤延迟技术，相关的光学器件被称之为光纤延迟器或空间延迟器，空间延迟器的主要原理是通过改变光纤的传输距离来实现延时调节，这其中，对于光纤传输距离的监测成为了衡量空间延迟器精度的重要标准，现有的监测方法为通过计算带动棱镜移动的传统伺服电机的转动来换算出光纤传输的距离，此方法得到的延时精度较低、扫描速度慢，不能有效满足人们对空间延迟器的高精度和高扫描速度的需求。
实用新型内容
本实用新型提供一种超高速扫描光栅磁栅空间延迟器，通过将光栅磁栅组件与棱镜移动机构固接，从而解决了背景技术中提到的现有技术存在的不足。
为实现上述目的，本实用新型采用了如下的技术方案：
一种超高速扫描光栅磁栅空间延迟器，包括底座、设于底座上的光路折叠回路装置以及设于光路折叠回路装置外部的保护盖，所述光路折叠回路装置包括光纤准直器组、与光纤准直器组配合用于实现光程变化的棱镜移动机构以及设于棱镜移动机构上的光栅磁栅组件。
进一步地，所述光纤准直器组包括输入光纤准直器以及输出光纤准直器，输入光纤准直器以及输出光纤准直器平行设在与底座固定连接的支撑架上；所述保护盖上设有与输入光纤准直器、输出光纤准直器配合的光纤尾套。
进一步地，所述棱镜移动机构包括驱动电机以及与驱动电机滑动配合的棱镜座；
所所述驱动电机包括安装盒、磁轨、导轨、滑块以及线圈，所述磁轨设于安装盒内，所述导轨对称设于安装盒上端的两侧，所述滑块与导轨滑动连接，所述线圈设于滑块的底部并与所述磁轨对应；
所述棱镜座固定设于滑块的上端，棱镜座正对支撑架的一侧安装有锥形棱镜。
进一步地，所述光栅磁栅组件包括光栅磁栅尺以及光栅磁栅读头，所述光栅磁栅尺设于安装盒的外侧，所述光栅磁栅读头的一端与光栅磁栅尺贴合，光栅磁栅读头的另一端延伸至安装盒内与滑块固定连接。
进一步地，所述锥形棱镜采用K9玻璃材质，锥形棱镜的弦面电镀有增透膜，锥形棱镜的锥面电镀有高反膜。
进一步地，所述底座、保护盖以及安装盒均采用Y12硬铝材质，且三者的表面均做有阳极氧化处理。
相比于现有技术，本实用新型的有益效果是：通过将棱镜固定设在棱镜座内，并通过驱动电机驱动棱镜座和光栅磁栅读头同步来回移动，从而有效避免了因组装工差、环境振动等因素影响带来的距离误差，且通过用光栅磁栅组件的监测方式来代替由传统伺服电机转动而换算的监测方式，其监测的的频率更高，数值更精确，从而能更好地提升空间延迟器的精度以及扫描速度。
附图说明
图1为本实用新型所述一种超高速扫描光栅磁栅空间延迟器的总装示意图；
图2为底座与光路折叠回路装置的组装结构示意图；
图3为保护盖的结构示意图；
图4为本实用新型所述一种超高速扫描光栅磁栅空间延迟器的光路折叠回路示意图；
图5为驱动电机的内部结构示意图。
附图标记：底座1、保护盖2、光纤尾套201、光纤准直器组3、输入光纤准直器301、输出光纤准直器302、支撑架303、棱镜移动机构4、驱动电机401、安装盒4011、磁轨 4012、导轨4013、滑块4014、线圈4015、棱镜座402、锥形棱镜4021、光栅磁栅组件5、光栅磁栅尺501、光栅磁栅读头502。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。
参考图1至图5所示，本实用新型的一个实施例是，一种超高速扫描光栅磁栅空间延迟器，包括底座1，所述底座1上设置有光路折叠回路装置，在光路折叠回路装置的外部设置有保护盖2，保护盖2的作用在于避免外界光源、杂质或电磁波等因素影响光纤内部信号的正常传输。
具体地，所述光路折叠回路装置包括光纤准直器组3、棱镜移动机构4以及光栅磁栅组件5。
其中，所述光纤准直器组3包括输入光纤准直器301以及输出光纤准直器302，为确保输入光纤准直器301以及输出光纤准直器302的高度与棱镜移动机构4上的锥形棱镜4021有效匹配，在底座1上竖向固定连接有一个支撑架303，输入光纤准直器301以及输出光纤准直器302两者即平行固定地设在支撑架303内开设的两个通孔上，且为了使光纤准直器组3与保护盖2固定配合，在保护盖2对应支撑架303的一侧设置有两个光纤尾套 201，输入光纤准直器301以及输出光纤准直器302分别插入到对应的光纤尾套201中，由此可确保光信号在光路折叠回路中稳定地输入和输出。
所述棱镜移动机构4包括驱动电机401和与驱动电机401滑动配合的棱镜座402，通过控制驱动电机401，可使棱镜座402按设定的轨迹在驱动电机401的上端来回滑动，从面实现光纤传输距离即光程的变化，进一步地，所述驱动电机401包括安装盒4011、磁轨 4012、导轨4013、滑块4014以及线圈4015，所述安装盒4011为一个开设有安装腔的上端开口的矩形腔体，所述磁轨4012固定设在安装盒4011的安装腔内，而导轨4013则对称设在安装盒4011上端的两侧，且导轨4013的上端高于和它对应的安装盒4011的两侧面上端，由此形成一个阶梯状面，所述滑块4014即与该阶梯状面滑动配合，为确保滑块 4014与该阶梯状面稳定地滑动配合，可在导轨4013上开设凹槽，滑块4014上开设凸条，所述凸条即卡合在凹槽内，进一步地，在滑块4014的底部固定设置有线圈4015，线圈 4015正对于磁轨4012设置，通过将磁轨4012接通电源可使滑块4014在电磁感应作用下沿导轨4013来回移动；而所述棱镜座402则固定设置在滑块4014的上端，棱镜座402上正对支撑架303的一侧固定安装有锥形棱镜4021，该锥形棱镜4021与输入光纤准直器301 以及输出光纤准直器302正对应，从而确保当光信号经由输入光纤准直器301进入后，能在锥形棱镜4021的反射下完全从输出光纤准直器302里向外输送。
所述光栅磁栅组件5包括光栅磁栅尺501和光栅磁栅读头502，所述光栅磁栅尺501设在安装盒4011的外侧，具体是设在安装盒4011与滑块4014移动方向平行的其中一个侧面，所述光栅磁栅读头502的一端通过连接件与滑块4014的底部固定连接，光栅磁栅读头502的另一端则与光栅磁栅尺501贴合，实际中，为了便于安装，在光栅磁栅尺501 所在的安装盒4011一侧开设有一方孔，光栅磁栅尺501平行设在该方孔的底部，而光栅磁栅读头502则设置成一带有垂直缺口的形状，该垂直缺口部位与光栅磁栅尺501有效贴合，未开设垂直缺口的部位则经由连接件与滑块4014固定连接，通过这样的设计，可确保光栅磁栅读头502和锥形棱镜4021均与滑块4014固定连接，并在驱动电机401的作用下实现同步移动，从而避免因振动、组装工差等因素造成光程量测的误差。
为了使棱镜座402、光栅磁栅组件5与驱动电机401很好的组装，本实施例所述驱动电机401采用莱特索斯自制的LTSS-GSCS-20190101型号电机；为了确保滑块4014滑行时匀速稳定，驱动电机401内的导轨4013和滑块4014采用中国台湾上银(HIWIN)的产品，如导轨4014采用HIWIN MGN9C200CM型号以及滑块4016采用HIWIN MGN9CZ0CM，同时，为了确保光栅磁栅尺501的刻度精确，所述光栅磁栅尺501采用市面上精确度较高的Janpan NidecPSLF2-0010B型号，且为了读取频率更快更准确，所述光栅磁栅读头502采用Janpan NidecPSLH080-00A/B型号，通过搭配相应的控制器，所述光栅磁栅读头502将其采集到的光栅磁栅尺501读数信号传输到与空间延迟器连接的上位机，并经由上位机处理将读数信号转换成相应的光程变化数值，从而达到更精确地监测光程的变化。
优选的，锥形棱镜4021采用K9玻璃材质，且在锥形棱镜4021的弦面电镀有增透膜，锥形棱镜4021的锥面电镀有高反膜，此设计的目的在于尽可能确保输入光纤准直器301 入射的光线在在经由锥形棱镜4021反射时不会发生光能量损失。
更优选的，为避免底座1、保护盖2以及安装盒4011本身对空间延迟器造成不必要的电磁干扰和反射光影响，三者均采用Y12硬铝的环保材质，且在它们的表面均做有阳极氧化处理。
本实用新型的解释中，需要说明的是，表示方位的术语名词仅仅是为了便于描述和理解，并非对具体技术特征的安装位置进行唯一的限定，不排除其他能够实现的安装方式。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (6)
1.一种超高速扫描光栅磁栅空间延迟器，包括底座(1)、设于底座(1)上的光路折叠回路装置以及设于光路折叠回路装置外部的保护盖(2)，其特征在于：所述光路折叠回路装置包括光纤准直器组(3)、与光纤准直器组(3)配合用于实现光程变化的棱镜移动机构(4)以及设于棱镜移动机构(4)上的光栅磁栅组件(5)。
2.根据权利要求1所述的一种超高速扫描光栅磁栅空间延迟器，其特征在于：所述光纤准直器组(3)包括输入光纤准直器(301)以及输出光纤准直器(302)，输入光纤准直器(301)以及输出光纤准直器(302)平行设在与底座(1)固定连接的支撑架(303)上；所述保护盖(2)上设有与输入光纤准直器(301)、输出光纤准直器(302)配合的光纤尾套(201)。
3.根据权利要求2所述的一种超高速扫描光栅磁栅空间延迟器，其特征在于：所述棱镜移动机构(4)包括驱动电机(401)以及与驱动电机(401)滑动配合的棱镜座(402)；
所述驱动电机(401)包括安装盒(4011)、磁轨(4012)、导轨(4013)、滑块(4014)以及线圈(4015)，所述磁轨(4012)设于安装盒(4011)内，所述导轨(4013)对称设于安装盒(4011)上端的两侧，所述滑块(4014)与导轨(4013)滑动连接，所述线圈(4015)固定设于滑块(4014)的底部并与所述磁轨(4012)对应；
所述棱镜座(402)固定设于滑块(4014)的上端，棱镜座(402)正对支撑架(303)的一侧安装有锥形棱镜(4021)。
4.根据权利要求3所述的一种超高速扫描光栅磁栅空间延迟器，其特征在于：所述光栅磁栅组件(5)包括光栅磁栅尺(501)以及光栅磁栅读头(502)，所述光栅磁栅尺(501)设于安装盒(4011)的外侧，所述光栅磁栅读头(502)的一端与光栅磁栅尺(501)贴合，光栅磁栅读头(502)的另一端延伸至安装盒(4011)内与滑块(4014)固定连接。
5.根据权利要求3或4所述的一种超高速扫描光栅磁栅空间延迟器，其特征在于：所述锥形棱镜(4021)采用K9玻璃材质，锥形棱镜(4021)的弦面电镀有增透膜，锥形棱镜(4021)的锥面电镀有高反膜。
6.根据权利要求3或4所述的一种超高速扫描光栅磁栅空间延迟器，其特征在于：所述底座(1)、保护盖(2)以及安装盒(4011)均采用Y12硬铝材质，且三者的表面均做有阳极氧化处理。
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