阅读说明：本技术 一种新型的光学延迟线 (Novel optical delay line ) 是由 汤冬云 王化斌 杨忠波 郭缘森 于 2021-07-26 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种新型的光学延迟线,包括：光纤环形器；光纤准直器,入射光经过所述光纤准直器形成自由空间准直光束；以及圆盘台阶反射镜,其为不规则圆盘,可绕圆盘的中心轴线转动,沿圆盘的外圆周设有阶梯排列的多个平面反射镜,所述平面反射镜的中心轴线与圆盘的中心轴线相互垂直,自由空间准直光束的光轴与所述平面反射镜的中心轴线重合,入射至所述平面反射镜后,被原路返回；其中,返回的光束再次通过所述光纤准直器耦合进入所述光纤环形器,输出至接收器。本发明的光学延迟线,具有光路结构简单、光路装调更简易快捷、光程差重复迭代、杜绝光谱漂移、成本更加低廉、光学稳定性更高等优点。(The invention discloses a novel optical delay line, comprising: a fiber optic circulator; the optical fiber collimator is used for forming a free space collimated beam by incident light; the disc step reflector is an irregular disc and can rotate around the central axis of the disc, a plurality of plane reflectors which are arranged in a step mode are arranged along the outer circumference of the disc, the central axis of each plane reflector is perpendicular to the central axis of the disc, the optical axis of the free space collimated light beam is overlapped with the central axis of each plane reflector, and the free space collimated light beam is incident to the plane reflectors and then returned by the original path; and the returned light beam is coupled into the optical fiber circulator again through the optical fiber collimator and is output to the receiver. The optical delay line has the advantages of simple optical path structure, simpler and faster optical path installation and adjustment, repeated iteration of optical path difference, prevention of spectral drift, lower cost, higher optical stability and the like.)

一种新型的光学延迟线

技术领域

本发明涉及光学技术领域，特别涉及一种新型的光学延迟线。

背景技术

在光学和光电子学领域，人们一直致力于发展光学延迟线。光学延迟线是通过技术手段实现参与实验的相关光脉冲之间精确可控的相对延迟时间的装置。光学延迟线是时间分辨光学系统的关键部件，有着广泛应用技术领域。如：太赫兹时域光谱技术、超快时间分辨率光谱技术、光学相干层析成像技术以及泵浦-探测技术等。

一般光纤延迟线的基本原理是通过入射光纤准直器将光纤内传输的激光耦合至延迟线内部，经过其内部光学反射镜的多次反射后进入出射光纤准直器，完成一个完整的光路循环；通过定量移动延迟线内部的光学反射镜，可以定量的改变光程，从而达到光路延迟的目的。目前常用的光学延迟手段主要有线性电动位移台、圆渐开线、光纤伸缩器以及异步光学采样等，其中，线性电动位移台由于简单易用，扫描长度不受限制，成本相对较低，是目前最常用的方法。为了保证较高的位移精度和平稳性，位移台的速度往往较低，因此，单次扫描时间较长，通常达到数分钟以上。为了实现位移台的线性运动，通常是用步进电机驱动丝杆从而推动固定有背向反射器的滑动平台沿导轨往返运动。由于步进电机在启停反转时，需要克服机械惯性频繁加减速，因此很难实现高速扫描。

公开于该

背景技术

部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型的光学延迟线，从而克服位移台直线移动无法高速运动以实现高速扫描、或光谱漂移、光学稳定性差的缺点。

为实现上述目的，本发明提供了一种新型的光学延迟线，包括：光纤环形器，其包括第一端口、第二端口和第三端口，入射光从所述第一端口输入，从所述第二端口输出；光纤准直器，入射光从所述第二端口输出后经过所述光纤准直器，并形成自由空间准直光束；以及圆盘台阶反射镜，其为不规则圆盘，所述圆盘台阶反射镜与驱动机构的输出轴连接，通过所述输出轴驱动所述圆盘台阶反射镜绕圆盘的中心轴线转动，沿圆盘的外圆周设有阶梯排列的多个平面反射镜，所述平面反射镜的中心轴线与圆盘的中心轴线相互垂直，自由空间准直光束的光轴与所述平面反射镜的中心轴线重合，入射至所述平面反射镜后，被原路返回；其中，返回的光束再次通过所述光纤准直器耦合进入所述光纤环形器的第二端口，从所述光纤环形器的第三端口输出至接收器。

优选地，上述技术方案中，多个所述平面反射镜中心线至圆盘中心的距离呈等差数列排列。

优选地，上述技术方案中，根据激光光斑的大小改变所述圆盘的直径。

优选地，上述技术方案中，根据设定的光谱采样点设置反射镜的台阶数。

优选地，上述技术方案中，所述圆盘上设有配重块或开有配重孔。

优选地，上述技术方案中，所述平面反射镜与圆盘为一体成型。

优选地，上述技术方案中，所述反射镜为金属或聚合物材料制成。

优选地，上述技术方案中，所述反光镜的发射面表面具有光学抛光的表面。

优选地，上述技术方案中，所述反射镜的表面设置有镀膜。

优选地，上述技术方案中，所述驱动机构为电机，电机的输出轴与所述圆盘台阶反射镜连接，与驱动所述圆盘台阶反射镜转动。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

(1)本发明的光学延迟线，相比较传统的光学延迟线，通过旋转运动替代了直线导轨的往复运动，减少了电机启动和停止惯量的影响，减少了由于电机往复直线运动重复精度的影响，通过台阶式反射镜，将数据的采集机械固定式的离散化，避免了连续运动由于采集时间或重复精度的误差导致最后光谱的漂移，而且，圆周圆盘台阶反射镜只需匀速的做旋转，就能实现光程差从零至设计值的重复，而往复直线运动实现该功能需要从设计值归零，因而大大的提高了采集效率，更重要的是，由于惯性和摩擦力的影响，往复直线运动实现高速运动比较困难，而圆周运动较易实现高速旋转。

(2)本发明的光学延迟线，具有光路结构简单、光路装调更简易快捷、光程差重复迭代、杜绝光谱漂移、成本更加低廉、光学稳定性更高等优点。

附图说明

图1是根据本发明新型的光学延迟线的原理图；

图2是根据本发明新型的光学延迟线中圆盘台阶反射镜的结构示意图；

图3是根据本发明圆盘台阶反射镜中平面镜设置的结构示意图；

图4是图3中A处的局部放大图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

如图1至图4所示，根据本发明具体实施方式的一种新型的光学延迟线，包括光纤环形器1、光纤准直器2和圆盘台阶反射镜3。光纤环形器1包括第一端口11、第二端口12和第三端口13，入射光从第一端口11输入，从第二端口12输出后进入光纤准直器2，入射光经过光纤准直器2后形成自由空间准直光束，光束照射到圆盘台阶反射镜3。圆盘台阶反射镜3为不规则圆盘，圆盘台阶反射镜3与驱动机构的输出轴连接，该驱动机构为电机，即圆盘台阶反射镜3与电机的输出轴连接，通过输出轴驱动圆盘台阶反射镜3绕圆盘的中心轴线转动。沿圆盘的外圆周设有呈阶梯排列的多个平面反射镜31，平面反射镜31的中心轴线与圆盘的中心轴线相互垂直。即平面反射镜31的镜面与圆盘的正面和反面相互垂直设置。自由空间准直光束的光轴与平面反射镜31的中心轴线重合，自由空间准直光束照射在平面反射镜31的镜面上，被原路返回。其中，返回的自由空间准直光束再次通过光纤准直器2耦合后进入光纤环形器1的第二端口12，从光纤环形器1的第三端口13输出至接收器。

本发明的光学延时线，自由空间准直光束照射至圆盘台阶反射镜的镜面上，通过转动圆盘，让入射光入射到圆盘外圆周的平面反射镜上，入射光入射到不同的台阶反应镜的镜面上，通过不同的台阶反射镜改变光程。通过旋转运动替代了直线导轨的往复运动，减少了电机启动和停止惯量的影响，减少了由于电极往复直线运动重复精度的影响，通过台阶式反射镜，将数据的采集机械固定式的离散化，避免了连续运动由于采集时间或重复精度的误差导致最后光谱的漂移。而且圆盘台阶反射镜只需匀速的做旋转，就能实现光程差从零至设计值的重复，而且往复直线运动实现该功能需要从设计至归零，因而大大的提高了采集效率。由于惯性和摩擦力的影响，往复直线运动实现高速运动比较困难，圆周运动较易实现高速旋转。

优选地，多个所述平面反射镜中心线至圆盘中心的距离呈等差数列排列。即使得每个平面反射镜呈一定规律排列，光线稳定性好，光程差稳定，减少由于系统精度导致的光谱中心漂移。

优选地，根据激光光斑的大小改变所述圆盘的直径。根据设定的光谱采样点设置反射镜的台阶数。圆盘台阶反射镜可以根据光路光程差的需求改变圆盘的直径。

优选地，圆盘台阶反射镜的盘体上设有配重块或开有配重孔32。由于圆盘的外周设有台阶设置的反射镜，圆盘形成不规则的圆盘，在圆盘上设有配重块或开有配重孔，使得圆盘在转动过程中能匀速转动。

优选地，平面反射镜与圆盘为一体成型。即在圆盘外周表面制成反射镜平面，便于加工。

优选地，所述反射镜为金属或聚合物材料制成。所述反光镜的发射面表面具有光学抛光的表面。所述反射镜的表面设置有镀膜。制备反射镜的材料可以是具有镜面功能的材料或加工方法具有同等功效。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。