[实用新型]一种高精度高可靠性电动可调光纤延迟器

说明书

本实用新型公开了一种高精度高可靠性电动可调光纤延迟器，包括镜座、步进电机平台、步进电机、电机丝杠和电机平台运动部件，平行于步进电机平台的电机丝杠一端连接步进电机输出端，另一端与电机平台运动部件螺纹连接后固定，电机平台运动部件底部与步进电机平台滑动连接，镜座底部固定在电机平台运动部件上，在步进电机的驱动下电机丝杠转动，进而通过电机平台运动部件带动镜座移动，改变光学部件之间的光程。其通过增加电机伺服控制、光学器件热匹配设计、对外安装接口柔性设计等手段，大大增加了延迟器的延迟精度与环境适应性。

技术领域：

本实用新型涉及太赫兹波技术领域，尤其涉及一种高精度高可靠性电动可调光纤延迟器。

背景技术：

光学延迟器是一种能够改变光程的装置，在太赫兹时域光谱技术(THz-TDS)、光学相干断层成像技术(OCT)、超快时间分辨率光谱技术等光学探测领域有广泛的应用。

在典型的基于光电导天线的太赫兹时域光谱系统中，采用光电导采样方法对太赫兹时域信号进行采集。光电导取样是基于光导天线(photoconductive antenna，PCA)发射机理的逆过程发展起来的一种探测THz脉冲信号的探测技术。如要对THz脉冲信号进行探测，首先需将一个未加偏置电压的PCA放置于太赫兹光路之中，以便于一个光学门控脉冲(探测脉冲)对其门控，其中这个探测脉冲和泵浦脉冲有可调节的时间延迟关系；然后用一束探测脉冲打到光电导介质上，这时在介质中能够产生出电子-空穴对(自由载流子)，而此时同步到达的太赫兹脉冲则作为加在PCA上的偏置电场，以此来驱动那些载流子运动，从而在PCA中形成光电流；最后，用一个与PCA相连的采集电路对这个电流进行进行采集与处理。其中，PCA中形成的光电流与THz瞬时电场是成正比的。而探测脉冲与泵浦脉冲之间的时间延迟则是通过光学延迟器来实现的。

光学延迟器装置通过步进电机(或手动调节)带动微位移平台上的反射镜进行单向移动，改变光程，从而实现光学延迟，由于微位移技术具有较高的可靠性且成本较低，这种方法被广泛地使用。延迟范围、延迟精度、插入损耗是光学延迟器的重要指标参数。其中，延迟精度反映的是延迟器所能给出的最小延迟分辨率(包括不确定度)，延迟精度对于采集到的太赫兹时域脉冲信号的准确性及信噪比至关重要，主要受电机平台性能及控制系统制约。

目前市场上存在的电动可调光线延迟器主要存在以下问题：

1)延迟精度差，特别是在太赫兹精细时域光谱的采集应用中，不能够保证太赫兹光谱的准确性与重复性；

2)环境适应性差，当受到温度、振动、安装面不平度等影响时，内部关键器件容易发生变形，导致延迟器延迟精度、插入损耗等指标变差，影响正常的使用。

实用新型内容：

本实用新型目的在于寻求了一种高精度高可靠性的电动可调光纤延迟器，解决目前电动可调光纤延迟器延迟精度差、环境适应性差等问题，通过增加电机伺服控制、光学器件热匹配设计、对外安装接口柔性设计等手段，大大增加了延迟器的延迟精度与环境适应性。

为了实现上述目的，本实施例涉及的高精度高可靠性电动可调光纤延迟器，包括镜座、步进电机平台、步进电机、电机丝杠和电机平台运动部件，平行于步进电机平台的电机丝杠一端连接步进电机输出端，另一端与电机平台运动部件螺纹连接后固定，电机平台运动部件底部与步进电机平台滑动连接，镜座底部固定在电机平台运动部件上，在步进电机的驱动下电机丝杠转动，进而通过电机平台运动部件带动镜座移动，改变光学部件之间的光程。

本实施例涉及的高精度高可靠性电动可调光纤延迟器，还包括直线光栅编码尺、光栅读数头、光栅读数头探针、电机驱动器和上位机，光栅读数头固定在电机平台运动部件一侧，在光栅读数头上固定光栅读数头探针，直线光栅编码尺沿电机平台运动部件运动方向固定在其一侧，光栅读数头探针识别直线光栅编码尺上的莫尔条纹，将识别信号发送给电机驱动器，光栅读数头探针、步进电机均与电机驱动器连接，电机驱动器与上位机连接，电机驱动器将识别信号解析处理得到电机平台运动部件的实际位置发送给上位机。