本发明专利技术公开了一种基于渐开线原理的多反射面旋转光学延迟线装置，包括旋转转盘、多个平面反射镜、渐开线曲线反射面、渐开线曲面基圆、支架和底座，旋转转盘固定在支架上，支架固定在底座上；所述渐开线曲线反射面的渐开线曲面基圆的中心位置和旋转转盘的中心位置相重合；旋转转盘由电机带动转动，多个平面反射镜沿旋转转盘的外圆周均匀设置，平面反射镜所在直线过旋转转盘的中心轴线；旋转转盘一侧固定设置渐开线曲线反射面；所述渐开线曲线反射面的内曲面呈面对旋转转盘设置，作为反射面。本发明专利技术能够速度快，范围大，线性度好，光能损失小地获得光学延迟线。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种基于渐开线原理的多反射面旋转光学延迟线装置，包括旋转转盘、多个平面反射镜、渐开线曲线反射面、渐开线曲面基圆、支架和底座，旋转转盘固定在支架上，支架固定在底座上；所述渐开线曲线反射面的渐开线曲面基圆的中心位置和旋转转盘的中心位置相重合；旋转转盘由电机带动转动，多个平面反射镜沿旋转转盘的外圆周均匀设置，平面反射镜所在直线过旋转转盘的中心轴线；旋转转盘一侧固定设置渐开线曲线反射面；所述渐开线曲线反射面的内曲面呈面对旋转转盘设置，作为反射面。本专利技术能够速度快，范围大，线性度好，光能损失小地获得光学延迟线。【专利说明】基于渐开线原理的多反射面旋转光学延迟线装置
本专利技术涉及光纤传感与光学探测领域，特别是涉及一种光学延迟线装置。
技术介绍
目前，在光学探测领域，光学延迟线有着广泛的应用领域，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光学泵浦-探测技术等。 常用的光学延迟线是线性微位移平台控制的光学背向反射镜，这类光学延迟线具有扫描延迟范围大，装置简单易行等优点，但是由于电机驱动的机械惯性，无法实现快速扫描。有人提出用压电陶瓷驱动反射镜改变光束的光程变化量，原理是利用压电陶瓷的逆压电效应，可以使其在外加驱动电压条件下伸长与收缩，其周期性的伸长收缩频率可以达到kHz以上。压电陶瓷虽然可以实现高速的位移改变，但其位移改变量微小，无法达到系统大扫描范围的要求。也有人提出使用旋转立方体，使用电机驱动，大大加快了扫描速度，但受其表面形状的限制，扫描不均匀，线性度差，同时旋转过程中扫描范围不确定。 通过以上分析，如何设计一种扫描范围大、扫描速度高、扫描线性度好、光能损失小的光学延迟线成为至关重要的问题。
技术实现思路
为了克服现在使用的光学延迟线扫描速度慢或是扫描范围小等不足，本专利技术提出一种基于渐开线原理的多反射面旋转光学延迟线装置，利用多个旋转的反射面的周期性扫描，获得光学延迟线。 本专利技术采用的技术方案是: —种基于渐开线原理的多反射面旋转光学延迟线装置，其特征在于，该装置包括旋转转盘1、多个平面反射镜2、渐开线曲线反射面3、渐开线曲面基圆4、支架5和底座6，旋转转盘I固定在支架5上，支架5固定在底座6上；所述渐开线曲线反射面3的渐开线曲面基圆4的中心位置和旋转转盘I的中心位置相重合；旋转转盘I由电机带动转动，多个平面反射镜2沿旋转转盘I的外圆周均匀设置，平面反射镜2所在直线过旋转转盘I的中心轴线；旋转转盘I 一侧固定设置渐开线曲线反射面3 ;所述渐开线曲线反射面3的内曲面呈面对旋转转盘I设置，作为反射面。 与现有技术相比，本专利技术的优点和有益效果是:采用旋转转盘且四周均匀固定多个平面反射镜结构，每一个平面反射镜使光束的光程改变一次。多个平面反射镜的结构，当旋转转盘旋转一周，使光束光程发生周期性的变化，相比线性位移平台，大大提高了测量效率，使测量速度达到快速甚至高速； 光线在传输过程中，平面反射镜仅使光束沿渐开线曲面基圆的切线方向垂直入射到渐开线曲面上，同时垂直反射，使光线按着入射方向返回；光线入射到渐开线曲面的内曲面，内曲面对于光束有汇聚作用，相比其他的外曲面渐开线结构对光束的发散作用，内曲面使得光束在渐开线曲面上的光能损失减少很多； 此光学延迟线应用的渐开线曲线原理清晰，延迟装置中所用到的零件结构简单，易于加工，此装置应用范围广泛，且工作可靠，性能优良； 当旋转转盘转动，入射光线在相邻的下一个平面反射镜表面反射，旋转转盘转动一周，使入射光束光程反生周期性的变化，大大提高测量速度。 【专利附图】【附图说明】 图1是本专利技术的光学延迟线装置的整体结构图； 图2是本专利技术的光学延迟线装置的光线传播原理图； 图3是渐开线原理图。 附图标记: 1、旋转转盘；2、平面反射镜；3、渐开线曲面；4、渐开线曲面基圆；5、支架；6、底座。 【具体实施方式】 以下结合附图及【具体实施方式】，进一步详述本专利技术的技术方案。 如图1所示，本专利技术的光学延迟线装置的整体结构包括旋转转盘1、平面反射镜2、渐开线曲面3、渐开线曲面基圆4、支架5和底座6。电机驱动旋转转盘I转动，同时，沿旋转转盘I的外圆周均匀设置的多个平面反射面2 (反射面所在直线过基圆圆心)也同时转动，且各平面反射镜之间的夹角相等，使入射光的光程发生周期性的多次变化；平面反射镜2的反射面，改变水平入射光线的反射角度，光线沿渐开线曲面基圆4的切线方向入射到渐开线曲面3(渐开线曲面基圆4中心与旋转转盘I中心重合)上的不同点。渐开线曲面反射面为渐开线曲面3的内曲面，对入射的光束起会聚作用。平面反射镜2的旋转形成装置的周期性扫描。 如图2所示，专利技术的光学延迟线装置的光学传播原理为:光线沿水平方向入射到旋转转盘I上固定的平面反射镜2，旋转转盘转动过程中，使平面反射镜与垂直方向有一定的偏角时，入射光线发生反射，反射光沿着渐开线曲面基圆4的切线方向垂直入射到渐开线曲面3上的某一点，即再次沿着入射路径返回垂直反射光线，当旋转转盘I到下一个角度，入射光线会沿着基圆切线方向垂直入射到渐开线曲面反射面的另一点。由于在渐开线曲面反射面上的两次入射点不同，即两次入射光线与渐开线基圆相切的切点不同，则圆弧弧长不同，即光线在传输过程中光程发生改变。当旋转转盘转动，入射光线在相邻的下一个平面反射镜表面反射，旋转转盘转动一周，使入射光束光程反生周期性的变化，大大提高测量速度。 如图3所示，渐开线曲线反射面的曲线方程式是: ?.γ = /'COS^ + r^sin Θ \.^ ^ {)' = rsmO - rOcosO 渐开线有如下两个特性:1、渐开线上任意一点的法线，与渐开线的基圆相切；2、法线与基圆的切点到渐开线上此点的距离，等于切点到渐开线与基圆起始交点的圆弧长度。 根据以上原理，当光线沿渐开线曲面基圆4的切线方向入射到渐开线曲面3上，不同的入射点到切点间的距离不同，即光线光程的变化量不同，其大小可以用基圆上的弧长计算，即:ABi = BiIiO 对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利原理的前提下做出的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本专利技术的保护范围。【权利要求】1.一种基于渐开线原理的多反射面旋转光学延迟线装置，其特征在于，该装置包括旋转转盘(I)、多个平面反射镜(2)、渐开线曲线反射面(3)、渐开线曲面基圆(4)、支架(5)和底座(6)，旋转转盘⑴固定在支架(5)上，支架(5)固定在底座(6)上；所述渐开线曲线反射面(3)的渐开线曲面基圆(4)的中心位置和旋转转盘(I)的中心位置相重合；旋转转盘(I)由电机带动转动，多个平面反射镜(2)沿旋转转盘(I)的外圆周均匀设置，平面反射镜(2)所在直线过旋转转盘(I)的中心轴线；旋转转盘(I) 一侧固定设置渐开线曲线反射面(3);所述渐开线曲线反射面(3)的内曲面呈面对旋转转盘(I)设置，作为反射面。【文档编号】G02B26/08GK104166233SQ201410401557【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年8月14日 优先权日:2014年8月14日 【专利技术者】黄战华, 刘洋, 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于渐开线原理的多反射面旋转光学延迟线装置，其特征在于，该装置包括旋转转盘(1)、多个平面反射镜(2)、渐开线曲线反射面(3)、渐开线曲面基圆(4)、支架(5)和底座(6)，旋转转盘(1)固定在支架(5)上，支架(5)固定在底座(6)上；所述渐开线曲线反射面(3)的渐开线曲面基圆(4)的中心位置和旋转转盘(1)的中心位置相重合；旋转转盘(1)由电机带动转动，多个平面反射镜(2)沿旋转转盘(1)的外圆周均匀设置，平面反射镜(2)所在直线过旋转转盘(1)的中心轴线；旋转转盘(1)一侧固定设置渐开线曲线反射面(3)；所述渐开线曲线反射面(3)的内曲面呈面对旋转转盘(1)设置，作为反射面。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：黄战华，刘洋，龙宁波，何明霞，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12
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