本發(fā)明涉及光學(xué)延遲器技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種緊湊型光學(xué)延遲器。

背景技術(shù)：

光學(xué)延遲器(又稱光延遲線)是在光的傳播中產(chǎn)生期望的光學(xué)延遲的裝置，并且可以通過(guò)操作來(lái)調(diào)節(jié)光中的信號(hào)光程延遲，光學(xué)延遲線可用于各種應(yīng)用中，包括光通信設(shè)備或模塊，光學(xué)傳感器設(shè)備或系統(tǒng)，或其他光學(xué)儀器，例如，具有用于參考光束和取樣光束的兩個(gè)干涉光臂的光學(xué)相干斷層掃描(oct)系統(tǒng)，可以采用一個(gè)或多個(gè)光學(xué)延遲裝置，以引起光學(xué)參考光和采樣光之間的不同相對(duì)光學(xué)延遲量；

在傳統(tǒng)的光延遲器中，多是采用兩個(gè)光纖準(zhǔn)直器將需要延遲的光引入和輸出延遲裝置，由于光纖準(zhǔn)直器體積的限制，使得整個(gè)光延遲裝置無(wú)法做得更小，雖然目前市場(chǎng)上出現(xiàn)了雙光纖準(zhǔn)直器，可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)準(zhǔn)直器體積同時(shí)產(chǎn)生光的輸入和輸出，但是由于雙光纖準(zhǔn)直器的輸入和輸出光受到準(zhǔn)直透鏡的影響，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)交角，這就使得傳統(tǒng)延遲裝置中的反射鏡很難實(shí)現(xiàn)光的接收并反射回準(zhǔn)直器，從而無(wú)法將體積較小的雙光纖準(zhǔn)直器在光延遲裝置中進(jìn)行應(yīng)用，進(jìn)而限制了延遲裝置的體積的縮小。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有的缺陷，提供一種緊湊型光學(xué)延遲器，能夠?qū)崿F(xiàn)光學(xué)延遲器的小型化，可以有效解決背景技術(shù)中的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種緊湊型光學(xué)延遲器，包括外殼，所述外殼的一端連接有雙光纖準(zhǔn)直器，外殼的內(nèi)部靠近尾部位置安裝有光學(xué)反射器，所述光學(xué)反射器與雙光纖準(zhǔn)直器之間保留有間隙，所述外殼的內(nèi)部安裝有屋脊棱鏡，屋脊棱鏡分布在光學(xué)反射器和雙光纖準(zhǔn)直器之間的輸入輸出光路中。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述屋脊棱鏡通過(guò)選用棱鏡的材料的折射率n，和設(shè)計(jì)屋脊棱鏡的兩個(gè)等長(zhǎng)邊夾角，使得來(lái)自光纖準(zhǔn)直器的光通過(guò)屋脊棱鏡后的傳播方向，與從反射器反射回來(lái)到達(dá)屋脊棱鏡的光傳播方向平行。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述光學(xué)反射器定位裝置，用來(lái)使得所述光學(xué)反射器相對(duì)于所述雙光纖準(zhǔn)直器和所述屋脊棱鏡進(jìn)行相對(duì)移動(dòng)，以改變所述輸出光束的延遲量。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述定位裝置包括可以使所述光學(xué)反射器移動(dòng)到適當(dāng)位置的電機(jī)，和連接電機(jī)和光學(xué)反射器的夾持器。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述定位裝置包括手動(dòng)操作的裝置，以通過(guò)人的手動(dòng)操作代替電機(jī)使所述光學(xué)反射器移動(dòng)就位。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述光學(xué)反射器是角錐棱鏡，用以將所述輸入光束的反射，以產(chǎn)生所述輸出光束。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述光學(xué)反射器是貓眼反射器，用以將所述輸入光束的反射，以產(chǎn)生所述輸出光束。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述貓眼反射器為一個(gè)一側(cè)是球面凸透鏡，另一側(cè)是凹球面反射鏡，通過(guò)球面凸透鏡接收來(lái)自屋脊棱鏡的輸入光，再通過(guò)凹球面反射鏡將光反射回凸透鏡。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述貓眼反射器為一個(gè)透明圓柱體整體加工，圓柱的兩個(gè)端面加工成凸球面，并在其中一個(gè)球面增透膜，使之形成通過(guò)光的凸透鏡；另一個(gè)球面鍍?nèi)瓷淠?，形成?duì)圓柱體內(nèi)部來(lái)光的反射凹球面。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，貓眼反射器的光學(xué)參數(shù)滿足如下公式：r1＝(n-1)r2；

l＝r1+r2；

其中：

r1為凹球面反射鏡球面曲率半徑；

r2為球面凸透鏡球面曲率半徑；

l為球面凸透鏡頂點(diǎn)到凹球面反射鏡頂點(diǎn)的距離；

n為兩種透鏡材料的折射率。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本本緊湊型光學(xué)延遲器，通過(guò)安裝貓眼反射器，使得整個(gè)延遲器更加緊湊，體積大大小于傳統(tǒng)的可調(diào)延遲器，通過(guò)夾持器來(lái)連接電機(jī)和貓眼反射器，方便對(duì)貓眼反射器的反射位置進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證了設(shè)計(jì)的合理性。

附圖說(shuō)明

圖1為傳統(tǒng)光纖可調(diào)延遲器工作原理圖；

圖2為現(xiàn)有技術(shù)光學(xué)延遲線的另一示例工作原理圖；

圖3為使用雙光纖準(zhǔn)直儀、屋脊棱鏡和角錐棱鏡的緊湊型光纖可變延遲器的第一實(shí)施例圖；

圖4為使用雙光纖準(zhǔn)直儀、屋脊棱鏡和角錐棱鏡的緊湊型光纖可變延遲器的第一實(shí)施例的基本力學(xué)示意圖；

圖5a為使用雙光纖準(zhǔn)直儀、屋脊棱鏡和貓眼反射器的緊湊型光纖可變延遲器的第二實(shí)施例的光學(xué)配置圖；

圖5b為貓眼反射器示意圖；

圖6為使用雙光纖準(zhǔn)直儀、屋脊棱鏡和貓眼反射器，并添加了基本機(jī)械結(jié)構(gòu)的緊湊型光纖可變延遲器的第二實(shí)施例圖。

圖中：1外殼、2夾持器、3貓眼反射器、4電機(jī)、5屋脊棱鏡、6雙光纖準(zhǔn)直器、7角錐棱鏡、8角錐棱鏡托架、9絲杠、10光纖準(zhǔn)直器。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)的光學(xué)延遲線的一個(gè)示例，其中光纖準(zhǔn)直器10將來(lái)自第一光纖的輸入光信號(hào)準(zhǔn)直成輸入光束，然后光束傳播一定距離入射到角錐棱鏡7反射器，然后反射光束傳播回光纖準(zhǔn)直器10，并將光聚焦到第二光纖中，當(dāng)反射器沿光束的方向平移時(shí)，可以調(diào)節(jié)反射光束的光程長(zhǎng)度，當(dāng)后向反射器調(diào)整的距離d，則光程長(zhǎng)度變化為2d。

圖2進(jìn)一步示出了現(xiàn)有技術(shù)的光學(xué)延遲線的另一示例，其中引導(dǎo)絲桿9連接到具有螺紋的角錐棱鏡托架8，用于將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成用于角錐棱鏡7的直線運(yùn)動(dòng)，可以使用手動(dòng)旋鈕或馬達(dá)來(lái)用于角錐棱鏡7的旋轉(zhuǎn)，以便改變光程長(zhǎng)度，也可以使用其它運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，例如使用線性磁力馬達(dá)或線性壓電馬達(dá)來(lái)用于角錐棱鏡7反射器的直線運(yùn)動(dòng)。

從圖1和圖2可以看出，由于使用兩個(gè)光纖準(zhǔn)直器10，兩個(gè)準(zhǔn)直器需要保持一定間隔，因而延遲線的尺寸相對(duì)較大，對(duì)于一些應(yīng)用，特別是對(duì)于需要使用多個(gè)延遲線的那些應(yīng)用，例如相控陣列系統(tǒng)，則需要更緊湊的光延遲線。

圖3包括(圖3a和3b)示出了基于采用角錐棱鏡7作為的光學(xué)反射器的緊湊的光學(xué)延遲線的第一示例，如圖3a所示，在該示例中使用雙光纖準(zhǔn)直器6，以提供緊湊型的光延遲線的輸入和輸出端口，所示示例中的雙光纖準(zhǔn)直器6包括用于保持兩個(gè)緊密放置的光纖作為輸入光纖光路(例如，上部光纖光路)和輸出光纖光路(例如，下部光纖光路)的金屬套管，以及放置在輸入和輸出光纖光路的端子的一側(cè)接收來(lái)自輸入光纖線路的輸入光并將輸出光線引導(dǎo)到輸出光纖線路中的準(zhǔn)直透鏡，如圖3a所示，角錐棱鏡7反射器用來(lái)接收來(lái)自輸入光纖和屋脊棱鏡5的輸入光束，然后將光束反射回屋脊棱鏡5，最后返回到雙光纖準(zhǔn)直器6；

更具體的，輸入和輸出光纖的端面被放置在透鏡的焦平面處或附近，如果兩個(gè)光束從兩個(gè)光纖輸入到準(zhǔn)直透鏡，并通過(guò)透鏡之后產(chǎn)生兩個(gè)準(zhǔn)直光束，兩個(gè)準(zhǔn)直光束將形成交叉角的兩個(gè)傳播方向；

如圖3a所示，當(dāng)使用一些市售的雙光纖準(zhǔn)直儀時(shí)，兩個(gè)光束之間的間隔一般是約1mm，盡管可以通過(guò)改變透鏡的焦距或兩個(gè)纖維尖端之間的間距，但光束交叉角也有約3.7度；

如圖3a所示，在兩個(gè)光束的光路中，準(zhǔn)直透鏡和角錐棱鏡7之間放置屋脊棱鏡5，使得來(lái)自雙光纖準(zhǔn)直器6朝向角錐棱鏡7方向的光束和來(lái)自角錐棱鏡7的反射光束和朝向雙光纖準(zhǔn)直器6的光束可以彼此平行；

例如，屋脊棱鏡5可由bk-7玻璃制成，折射率n為1.5，屋頂角度為3.7度，以使兩個(gè)交角為3.7度的光束平行化，如圖3b；

通常，屋脊角可以以公式β＝α/[2(n-1)]確定，雙光纖準(zhǔn)直儀中的準(zhǔn)直透鏡將從角錐棱鏡7反射回來(lái)的光聚焦到輸出光纖小面上；

圖3a中的緊湊的可調(diào)節(jié)光學(xué)延遲線可以是通過(guò)使用致動(dòng)器(例如電機(jī)4)沿著光束傳播的方向移動(dòng)角錐棱鏡7反射器的位置進(jìn)行延遲調(diào)節(jié)，通過(guò)將角錐棱鏡7移動(dòng)到不同的位置可以獲得不同的光程延遲；

如圖3a所示，可以采用設(shè)備外殼1放置設(shè)備部件，包括移動(dòng)角錐棱鏡7的致動(dòng)器或電機(jī)4。

圖4示出了圖3a緊湊型光纖延遲器的更多細(xì)節(jié)，角錐棱鏡7被固定到具有螺紋的夾持器2，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)穿過(guò)夾持器的引導(dǎo)螺紋的螺桿來(lái)回移動(dòng)角錐棱鏡7，可以使用旋鈕或電機(jī)4來(lái)用于角錐棱鏡7的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，也可以使用其它運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生機(jī)構(gòu)，例如使用線性磁力馬達(dá)或線性壓電馬達(dá)來(lái)用于角錐棱鏡7反射器的直線運(yùn)動(dòng)。

圖5a和5b示出了緊湊的光學(xué)延遲線的另一示例，圖5a示出了使用雙光纖準(zhǔn)直儀，屋脊棱鏡5和貓眼反射器3的光學(xué)配置，類似于圖3a和圖4所示，與其他光學(xué)延遲線設(shè)計(jì)相比，5a和5b尺寸可以明顯減?。?/p>

圖5b示出了圖5a中使用的貓眼反射器3的結(jié)構(gòu)，貓眼反射器3具有兩個(gè)球面，曲率半徑r1，r2和長(zhǎng)度l滿足以下關(guān)系：r1＝(n-1)r2，l＝r1+r2，其中n是反射器材料的折射率，貓眼反射器3的后表面涂覆有高反射材料，例如銀，金，鋁或多層介質(zhì)膜；

圖6示出了圖5a使用雙光纖準(zhǔn)直儀，屋脊棱鏡5和貓眼反射器3的緊湊型光纖可變延遲線的更多細(xì)節(jié)，包括外殼1，外殼1的一端連接有雙光纖準(zhǔn)直器6，該準(zhǔn)直器包含接收輸入光束的輸入光纖，用來(lái)將接受到的光引入延遲裝置，該準(zhǔn)直器還包括輸出光纖，用來(lái)將延遲裝置的光從延遲裝置輸出，該準(zhǔn)直器還包括準(zhǔn)直透鏡，被放置在輸入和輸出光纖的一側(cè)端面，以接收來(lái)自輸入光纖的輸入光束，并將來(lái)自延遲裝置內(nèi)部的輸出光束輸出到輸出光纖；

外殼1的內(nèi)部靠近尾部位置安裝有貓眼反射器3，貓眼反射器3與雙光纖準(zhǔn)直器6之間保留有間隙，貓眼反射器3用來(lái)接收來(lái)自輸入光纖穿過(guò)準(zhǔn)直透鏡的輸入光束，并將該輸入光束反射回來(lái)作為輸出光束通過(guò)準(zhǔn)直透鏡到輸出光纖，貓眼反射器3為一個(gè)一側(cè)是球面凸透鏡，另一側(cè)是凹球面反射鏡，通過(guò)球面凸透鏡接收來(lái)自屋脊棱鏡5的輸入光，再通過(guò)凹球面反射鏡將光反射回凸透鏡，貓眼反射器3的光學(xué)參數(shù)滿足如下公式：

r1＝(n-1)r2；

l＝r1+r2；

其中：

r1為凹球面反射鏡球面曲率半徑；

r2為球面凸透鏡球面曲率半徑；

l為球面凸透鏡頂點(diǎn)到凹球面反射鏡頂點(diǎn)的距離；

n為兩種透鏡材料的折射率；

光學(xué)反應(yīng)器可為角錐棱鏡7和貓眼反射器3兩種形式，貓眼反射器3為一個(gè)透明圓柱體整體加工而成，圓柱的兩個(gè)端面加工成凸球面，并在其中一個(gè)球面設(shè)有增透膜，使之形成通過(guò)光的凸透鏡，另一個(gè)球面鍍有全反射膜，形成對(duì)圓柱體內(nèi)部通過(guò)光的反射凹球面；

外殼1的內(nèi)部安裝有屋脊棱鏡5，屋脊棱鏡5分布在貓眼反射器3和雙光纖準(zhǔn)直器6之間的輸入輸出光路中，用來(lái)接收來(lái)自雙光纖準(zhǔn)直器6的輸入光并傳向反射器，并將接受的來(lái)自光反射器的反射光傳向雙光纖準(zhǔn)直器6，屋脊棱鏡5通過(guò)選用棱鏡的材料的折射率n，設(shè)計(jì)屋脊棱鏡5的兩個(gè)等長(zhǎng)邊夾角，使得來(lái)自光纖準(zhǔn)直器10的光通過(guò)屋脊棱鏡5后的傳播方向，與從反射器反射回來(lái)到達(dá)屋脊棱鏡5的光傳播方向平行；

外殼1的另一端安裝有電機(jī)4，電機(jī)4和貓眼反射器3之間連接有夾持器2，夾持器2用來(lái)使光學(xué)反射器相對(duì)于雙光纖準(zhǔn)直器6和屋脊棱鏡5進(jìn)行相對(duì)移動(dòng)，以改變輸出光束的延遲量，電機(jī)4的輸出軸通過(guò)帶動(dòng)夾持器2運(yùn)動(dòng)從而使光學(xué)反射器移動(dòng)到適當(dāng)?shù)奈恢?，可以將電機(jī)4替換為旋鈕，以通過(guò)人的手動(dòng)操作代替電機(jī)4使光學(xué)反射器移動(dòng)就位。

本發(fā)明通過(guò)安裝貓眼反射器3、使用雙光纖準(zhǔn)直器和屋脊棱鏡，使得整個(gè)延遲器更加緊湊，體積大大小于傳統(tǒng)的可調(diào)延遲器，通過(guò)夾持器2來(lái)連接電機(jī)4和貓眼反射器3，方便對(duì)貓眼反射器3的反射位置進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證了設(shè)計(jì)的合理性。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。