[实用新型]一种长延迟范围高扫描频率电动光纤延迟线

说明书

本实用新型公开了一种长延迟范围高扫描频率电动光纤延迟线，包括光纤准直器、双面反射棱镜和中空反射镜，所述双面反射棱镜包括两个呈135°夹角的第一反射面和第二反射面，第一反射面分别与光纤准直器光轴和中空反射镜光轴呈45°夹角，第二反射面与中空反射镜光轴垂直，在运动部的带动下，双面反射棱镜和中空反射镜相对运动，光纤准直器发出的入射光经过第一反射面反射到中空反射镜，在中空反射镜上经过多次反射后入射到第二反射面，第二反射面反射后再经原光路返回。解决了准直器与反射镜尺寸干涉的问题，从而可以采用更大通光口径的准直器，降低了装调难度与插入损耗。

技术领域：

本实用新型属于太赫兹时域光谱技术领域，具体涉及一种长延迟范围高扫描频率电动光纤延迟线。

背景技术：

光纤延迟线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。对于亚皮秒和飞秒级的时域脉冲信号，由于采集卡带宽和采样频率等限制，没有办法准确还原信号波形，因此利用光纤延迟线可以实现定量光路延迟的功能，通过控制信号发射源与信号探测器之间的光程差，使得探测器类似于探针一样，在其时域脉冲信号波形上按照一定规律滑动，最后采用描点的方式将脉冲波形复现出来，实现等效延迟采样。由于在采样过程中，利用光纤延迟线可以实现单点重复采样，结合累加平均的数据处理方法，复现出来的脉冲信号可以实现很高的信噪比。

光纤延迟线是一种采用光纤耦合、能够改变光程的装置。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。图1为一种现有的光纤延迟线光路图，其包括光纤准直器1、中空反射镜3和平面反射镜18，光纤准直器光轴和中空反射镜光轴平行，中空反射镜光轴与平面反射镜反射面垂直，光线传输过程如图所示，其中开放箭头表示光纤准直器出射光的传输方向，封闭箭头表示经过平面反射镜反射后的光线传输方向。可以看出，由于光路布局及平面反射镜的尺寸限制，光纤准直器的直径及装调空间不可能选择过大，这样就会增加装调的难度，且不利于降低插入损耗。

利用光纤延迟线采集时域脉冲信号，其光路的延迟范围即采集到的脉冲信号的时间窗口长度，延迟范围越大，对应的频谱分辨率越高，越容易得到更加精细的频谱图。延迟线的扫描频率指的是一秒内可以完成的完整延迟范围扫描的次数，也就是一秒内可以采集到的时域脉冲波形数。延迟线的延迟精度指的是其定量改变光程的准确性，这对于采集到的信号的准确度与信噪比至关重要。在实际应用中，光线延迟线延迟范围越长、扫描频率越高、延迟精度越高，其性能表现就越好。

目前通用的光纤延迟线主要存在以下问题：

1)延迟范围与扫描频率是一对相互矛盾的指标，一般的延迟范围越长对应的扫描频率越低，扫描频率高的对应的延迟范围也就短一些。

2)延迟精度差，其实际光程改变量与指令值有偏差，不能准确还原被测信号波形。

3)由于光纤准直器与内部反射镜光轴平行，加之固定光学器件的结构件加工工艺限制，光纤准直器通光口径与装调余量不能设计过大，造成装调困难，插损过大。

4)对于外界振动环境适应性差。

实用新型内容：

本实用新型目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计一种长延迟范围高扫描频率电动光纤延迟线，在性能指标上同时兼顾长延迟范围与高扫描频率，在延迟等效采样中可以提高信号频谱分辨率，缩短获取完整波形的时间，提高采样效率。另外，通过引入闭环控制、优化光路结构以及采用新型复合材料，可以进一步提升延迟线的性能表现与环境适应性。