[发明专利]基于角锥棱镜的精密光纤延迟线及精确延迟控制的方法

说明书

技术领域

本发明涉及高精度时间延迟技术领域，特别是涉及一种基于角锥棱镜的精密光纤延迟线以及一种精确延迟控制的方法。

背景技术

光学精密延迟主要用于相控阵雷达，光采样等领域。尤其是在光采样中，采样精度直接决定于延迟精度。目前光学延迟主要通过拉伸光纤，采用三棱镜进行反射等方法，其中拉伸光纤方法存在损耗大，不可控，不可恢复等缺点；采用自由空间延迟方法具有极强的可操作性，一般采用三棱镜进行反射，这样对三棱镜装调精度要求非常高，且在前后移动过程中插损较大，同时考虑到机械结构运动精度等问题，此种方法在延迟精度和插入损耗方面一直存在较大的问题。

因此，如何设计出一种精度高且插入损耗小的延迟线和精确测试延迟长度的方法成为了该领域技术人员努力的方向。

发明内容

本发明的一个目的就是提供一种基于角锥棱镜的精密光纤延迟线，解决了现有技术难以同时实现高精度和低插入损耗的问题。

本发明的另一个目的就是提供一种精确延迟控制的方法，实现了高精度控制和低插入损耗。

本发明的目的通过下述技术方案来实现： 

一种基于角锥棱镜的精密光纤延迟线，包括光纤准直器、角锥棱镜、滚珠丝杠和封装外壳，两个光纤准直器安装在封装外壳的一端，角锥棱镜和滚珠丝杠置于封装外壳内，角锥棱镜的弦面与光纤准直器的光出射口相对，所述角锥棱镜的弦面镀有增透膜，三个锥面镀有增反膜，角锥棱镜固定在透镜架中，透镜架通过连接块与滚珠丝杠连接。

上述角锥棱镜的特点在于：不管入射光束以何种角度入射，反射光都和入射光平行，并且和入射光相对于角锥棱镜中心对称。因此，能保证入射光和出射光的绝对平行。

进一步，所述光纤准直器包括单模光纤、不锈钢管、自聚焦透镜和球透镜，不锈钢管内依次安装自聚焦透镜和球透镜，不锈钢管靠近自聚焦透镜的一端连接单模光纤。

该自聚焦透镜和球透镜均为光纤微透镜，体积小巧，光波通过单模光纤进行传输，经过自聚焦透镜后束腰半径明显减小，但光束的发散角在原有基础上有一定的增加，所以在自聚焦透镜后设置球透镜，其作用就是减小输入光束的发散角。通过采用上述自聚焦透镜与球透镜的组合，改变入射光束的束腰半径和发散角，使光束平行射出。

进一步，所述滚珠丝杠包括调节旋钮、联轴器、滚珠丝杆、丝杆螺母一、丝杆螺母二和运动圈，调节旋钮通过联轴器与滚珠丝杆连接，丝杆螺母一与滚珠丝杆螺纹连接，丝杆螺母二和运动圈套接在滚珠丝杆上，且丝杆螺母二将运动圈与丝杆螺母一连接为一体。

进一步，透镜架通过连接块与运动圈连接。

进一步，透镜架上对称开设弹簧孔，弹簧孔中安装弹簧，弹簧处于压缩状态，在弹簧与封装外壳内壁之间设置钢珠。

该精密光纤延迟线通过滚珠丝杠调节光在自由空间传播的距离，实现精密延时控制；通过光纤准直器实现低插入损耗。

一种精确延迟控制的方法，光波依次经过自聚焦透镜和球透镜，然后射入角锥棱镜，经角锥棱镜反射后光波旋转180°，接着依次经过球透镜和自聚焦透镜后射出。

进一步，光波从角锥棱镜的弦面射入经锥面反射，且该角锥棱镜的弦面镀有增透膜，锥面镀有增反膜。

进一步，所述增透膜为对光波长1550nm的增透膜，增反膜为对光波长1550nm的增反膜。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：设计合理，使用方便，延迟精度高，插入损耗小，结构简单，有利于实现仪器化和工程化。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的装配状态示意图；

图3是本发明中光纤准直器的结构示意图；

图4是本发明中角锥棱镜的结构示意图；

图5是本发明中滚珠丝杠的结构示意图；

图6是图5中A-A剖视图；

图7是图6中B处的局部放大图；

图8是本发明中滚珠丝杠的立体结构图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步的说明。

如图1至图8所示，一种基于角锥棱镜的精密光纤延迟线，包括光纤准直器1、角锥棱镜2、滚珠丝杠3和封装外壳4，两个光纤准直器1平行安装在封装外壳4的一端，角锥棱镜2和滚珠丝杠3置于封装外壳4内，角锥棱镜2的弦面与光纤准直器1的光出射口相对，所述角锥棱镜2的弦面21镀有对光波长1550nm的增透膜，三个锥面22镀有对光波长1550nm的增反膜，整个反射率达到95%以上，角锥棱镜2固定在透镜架5中，透镜架5通过连接块6与滚珠丝杠3连接。