[發明專利]一種緊湊型高速振蕩光纖延遲線

在審

• 申請號: 202010083764.7
• 申請日: 2020-02-10
• 公開（公告）號: CN111239908A
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 朱新勇;劉喬;王旭;冉茂杰;何徽;溫偉峰;鐘森城;朱禮國;李澤仁
• 申請（專利權）人: 青島青源峰達太赫茲科技有限公司
• 主分類號: G02B6/28
• 分類號: G02B6/28
• 代理公司: 青島高曉專利事務所(普通合伙) 37104
• 代理人: 付麗麗

本發明公開了一種緊湊型高速振蕩光纖延遲線，包括移動角錐反射單元、平面反射單元和固定角錐反射單元，移動角錐反射單元和固定角錐反射單元均包括若干個均勻排布的角錐反射鏡，固定角錐反射單元置于移動角錐反射單元和平面反射單元一側，隨著移動角錐反射單元和平面反射單元沿直線做往復運動，發射光在移動角錐反射單元和固定角錐反射單元之間多次反射后入射到平面反射單元，平面反射單元反射后再經原光路返回。其在于利用光束的多次反射和光路復用，可在電機行程變化為ΔL的情況下，提供N+1倍ΔL的延遲變化，另外由于光路復用，也減少了移動角錐鏡的數量，從而減輕了電機負載。

技術領域：

本發明屬于太赫茲時域光譜技術領域，具體涉及一種緊湊型的大行程、高掃描頻率光纖延遲線。

背景技術：

太赫茲時域光譜(即THz-TDS)技術能夠同時探測THz脈沖的振幅和相位信息，在生物學、材料科學、醫學診斷、安全檢查、無損檢測、軍事以及物理和化學等許多領域展現出巨大的應用潛力，已迅速發展成為一個令人關注的新興研究方向。在THz-TDS技術中，時域THz脈沖波形是通過飛秒探針光對多個THz脈沖的不同延遲部位的掃描探測來實現的，最后得到的THz脈沖波形實際上是由多個不同的THz脈沖的不同部位“拼湊”而成。為實現掃描探測，需要不斷改變飛秒探針光和THz脈沖的相對時延，而光學延遲線正是實現這一功能的核心。

在所有傳統快光學延遲線技術中，振蕩光學延遲線以其高延遲精度成為目前唯一可滿足高精度太赫茲時域光譜檢測需求的延遲線技術。但目前商用的振蕩光學延遲線存在掃描速度低、延遲范圍小和體積大、集成度差等缺點，無法滿足快速高精度太赫茲時域光譜檢測的需求，為此我們(中物院流體物理研究所)于2016年首次提出了一種基于多角錐棱鏡反射結合高速音圈電機平臺的振蕩光纖延遲線(專利CN105891958A)，實現了≥20ps@40Hz(或≥200ps@12Hz)的工作能力。雖然該振蕩光纖延遲線的性能相比目前商用產品得到了較大提高，但由于其系統體積較大(L×W×H約為166mm×200mm×108mm)，尚難滿足全光纖太赫茲時域光譜成像對系統小型化的要求。

發明內容：

本發明目的在于克服現有技術存在的缺點，尋求設計一種緊湊型高速振蕩光纖延遲線，解決現有光纖延遲線體積較大的問題，實現大延遲范圍和高掃描頻率(≥20ps@65Hz或≥200ps@20Hz)。

為了實現上述目的，本發明涉及的一種緊湊型高速振蕩光纖延遲線，包括移動角錐反射單元、平面反射單元和固定角錐反射單元，移動角錐反射單元和固定角錐反射單元均包括若干個均勻排布的角錐反射鏡，固定角錐反射單元置于移動角錐反射單元和平面反射單元一側，隨著移動角錐反射單元和平面反射單元沿直線做往復運動，發射光在移動角錐反射單元和固定角錐反射單元之間多次反射后入射到平面反射單元，平面反射單元反射后再經原光路返回。

具體地，固定角錐反射單元中的角錐反射鏡與移動角錐反射單元中的角錐反射鏡數量相同，且固定角錐反射單元中的角錐反射鏡與移動角錐反射單元中的角錐反射鏡的反射面平行交錯放置，平面反射單元的反射面與入射光線垂直。

具體地，移動角錐反射單元和平面反射單元固定在連接件一端，連接件另一端與音圈電機連接，連接件底部通過滑塊與軌道滑動連接，編碼器位于軌道一側，用于獲取滑塊的具體位置信息，編碼器和音圈電機通過電纜線與電機驅動器連接。其中，編碼器為高精度增量式直線編碼器。

進一步地，移動角錐反射單元入射光路上依次設置光纖準直器、保偏光纖和環形器，光纖準直器通過保偏光纖與環形器連接，環形器為一個低插損3端口光纖環形器，用以實現入射激光束和反射激光束的分離。在環形器另一端分別連接輸入保偏光纖尾纖和輸出保偏光纖尾纖，輸入保偏光纖尾纖和輸出保偏光纖尾纖自由端均設有FC/APC轉接頭。

進一步地，所述角錐反射鏡是中空玻璃角錐反射鏡，用以使入射激光束沿原光路方向平行反射回去，在中空玻璃角錐反射鏡表面鍍高反膜使其單面反射率≥99％(中心波長可為1550nm、800nm或其他所需波長)，反射光束角度誤差≤10″。