一种光延迟器及其使用方法技术

本发明专利技术涉及一种光延迟器及其使用方法，属于光学技术领域，包括主体、光输入面和光输出面，所述主体设为棱柱状，其横截面为正多边形，所述主体的顶部和底部各设有1个开口，所述开口包括底面及2个侧面，其中1个侧面为垂直面，位于其一开口内的垂直面作为光输入面，位于另一开口内的垂直面作为光输出面，本发明专利技术具有结构简单、集成度高、调节便捷的特点，通过改变信号光与光输入面之间的夹角，调节内全反射的次数，从而改变信号光在主体内部传输的光路长度，实现延迟时间的调节且调节量大，同时，采用内全反射实现光延迟，通过在光输入面和光输出面镀增透膜、采用低吸收系数材料来降低系统损耗，实现信号光的高透过率，降低损耗。

【技术实现步骤摘要】
一种光延迟器及其使用方法
本专利技术属于光学
，具体地说涉及一种光延迟器及其使用方法。
技术介绍
在光学领域，某些应用要求对信号光实现可调延时长度的延迟，完成此类功能的光学器件被称作光延迟器。最基础的光延迟器采用光纤传输实现光延迟，通过改变光纤长度进行延时长度调节，主要包含光纤注入耦合器、传输光纤、光纤输出耦合器等部件，其缺点是在调节延时长度时需要更换光纤、注入与输出耦合效率较低(约90％)、系统复杂且传输效率较低。中国专利CN203324573U(公开日为2013年12月4日)公开了一种光延迟线装置，该装置使用角锥棱镜多次反射光线实现光延时长度的粗调，使用楔形棱镜实现光延时长度的精调，其具有延时长度理论调节范围较大的特点，光路折返一次，延时长度调节范围可增加500ps，同时，存在系统复杂、调节难度大的问题，此外，光线多次穿过角锥棱镜透射面，对信号光损耗较大，在该装置中光路每折返一次，光线需要穿过角锥棱镜透射4次，以透射膜层透过率99.5％计算，单次折返透过率为98％，要实现10ns的延时，透过率为(98％)20＝66.8％。中国专利CN102540619A(公开日为2012年7月4日)公开了一种实现光延迟的装置、方法及系统，该方法通过调节电光开关电压，控制偏振光在两个全反镜之间来回反射次数，从而实现光延迟。该方法的优点是理论上可以实现延时长度的任意调节；缺点是系统复杂，只适用于线偏振光延时，未考虑偏振光光路传输损耗问题，在实际应用中偏振光在两个全反镜之间往返一次，透过率小于95％，较专利CN203324573U损耗更大。由此可见，现有的光延迟器都存在系统复杂度高、信号光损耗大的缺陷。
技术实现思路
针对现有技术的种种不足，为了解决上述问题，现提出一种光延迟器及其使用方法。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种光延迟器，包括主体、光输入面和光输出面，所述主体设为棱柱状，其横截面为正多边形，所述主体的顶部和底部各设有1个开口，所述开口包括底面及2个侧面，其中1个侧面为垂直面，且垂直面分别连接主体的中轴线和主体的棱边，位于其一开口内的垂直面作为光输入面，位于另一开口内的垂直面作为光输出面；在水平投影面上，信号光传输方向垂直于光输入面，在垂直投影面上，信号光传输方向与光输入面之间的夹角为γ，信号光在主体侧面的入射角为α，其由主体侧面进入空气的临界角为β，且80°＜γ＜90°。进一步，所述光输入面和光输出面上均镀有信号光增透膜。进一步，所述主体的侧面采用光透明材料制成，且所述光透明材料的光谱吸收峰与信号光的波峰位置不重合。进一步，所述主体横截面的边数为m，则进一步，位于主体顶部和底部的开口沿着垂直方向对齐设置。进一步，位于主体顶部和底部的开口沿着垂直方向错位设置。进一步，所述信号光在主体内的光路长度为l，主体侧面材料的折射率为n，信号光延迟时间为t，则另，本专利技术还提供一种光延迟器的使用方法，信号光自光输入面注入主体，在主体侧面上发生内全反射，经光输出面输出，以实现信号光的延迟。进一步，通过改变信号光传输方向与光输入面之间的夹角γ，调节信号光在主体内的内全反射次数，改变信号光传输的光路长度l，以调节信号光的延迟时间t，且γ与t呈正相关。进一步，通过改变主体侧面材料的折射率n，调节信号光的延迟时间t，且n与t呈正相关。本专利技术的有益效果是：采用单一元件作为主体，结构简单，集成度高，调节便捷，通过改变信号光与光输入面之间的夹角，调节内全反射的次数，从而改变信号光在主体内部传输的光路长度，实现延迟时间的调节且调节量大，同时，采用内全反射实现光延迟，内全反射理论上损耗为0，信号光损耗主要来自于光输入面和光输出面的反射以及主体材料的吸收，通过在光输入面和光输出面镀增透膜、采用低吸收系数材料来降低系统损耗，实现信号光的高透过率，降低损耗。附图说明图1是本专利技术一种实施方式的整体结构示意图；图2是信号光注入图1所示结构的俯视光路示意图；图3是信号光注入图1所示结构经过3圈全反射的侧视光路示意图；图4是信号光注入图1所示结构经过26圈全反射的侧视光路示意图；图5是本专利技术另一种实施方式的整体结构示意图。附图中：1-主体、2-光输入面、3-光输出面。具体实施方式为了使本领域的人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合本专利技术的附图，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。此外，以下实施例中提到的方向用词，例如“上”“下”“左”“右”等仅是参考附图的方向，因此，使用的方向用词是用来说明而非限制本专利技术创造。实施例一：如图1所示，一种光延迟器，包括主体1、光输入面2和光输出面3，所述主体1设为棱柱状，其横截面为正多边形，本实施例中，所述主体1的横截面为正六边形。所述主体1的顶部和底部各设有1个开口，所述开口包括底面及2个侧面，其中1个侧面为垂直面，且垂直面分别连接主体1的中轴线和主体1的棱边，位于其一开口内的垂直面作为光输入面2，位于另一开口内的垂直面作为光输出面3。也就是说，光输入面2和光输出面3位于不同的开口内。同时，本实施例中，位于主体1顶部和底部的开口沿着垂直方向对齐设置，也就是说，光输入面2和光输出面3对应同一侧面设置。在其他一些实施例中，位于主体1顶部和底部的开口可沿着垂直方向错位设置。在水平投影面上，信号光传输方向垂直于光输入面2，在垂直投影面上，信号光传输方向与光输入面2之间的夹角为γ，且80°＜γ＜90°，也就是说，光输入面2的法线与信号光传输方向存在小俯角δ，且0°＜δ＜10°。由于δ值较小，因此，信号光传输方向近垂直于光输入面2。同时，信号光在主体1侧面的入射角为α，所述主体1横截面的边数为m，则信号光由主体1侧面进入空气的临界角为β，且也就是说，信号光在主体1侧面发生内全反射，降低损耗。为了进一步降低信号光的损耗，所述光输入面2和光输出面3上均镀有信号光增透膜，所述主体1的侧面采用光透明材料制成，且所述光透明材料的光谱吸收峰与信号光的波峰位置不重合，即光透明材料为低吸收系数材料。所述信号光在主体1内的光路长度为l，主体1侧面材料的折射率为n，信号光延迟时间为t，则本实施例中，采用横截面为正六边形的主体1实现1.03um波长信号光的延迟，主体1采用融石英光学玻璃制得，该材料对1.03um波长信号光的折射率为1.45(临界角β约为43.7°)，光吸收系数小于0.0001cm-1，正六边形的边长为5cm，主体1高度为10cm，增透膜的透过率大于99.5％。信号光自光输入面2注入主体1，在主体1侧面上发生内全反射，经光输出面3输出，以实现信号光的延迟。如图2-3所示，当α＝60°且δ＝6.58°时，信号光在主体1内部经过3圈全反射后输出。信号光在主体1内部反射一圈的光路长度为5cm×cos30°×6＝25.98cm，反射一圈的光延迟时间为25.98cm×1.45÷(3×108m/s)＝1.26ns。如图4所示，当α＝60°且δ＝0.79°时，信号光在主体1内部经过26圈全反射后输出。经过26圈全反射输出时，光延迟时间t达到32.6ns，最低透过率为99.5％×99.5％×exp(-25.98c本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光延迟器，其特征在于，包括主体、光输入面和光输出面，所述主体设为棱柱状，其横截面为正多边形，所述主体的顶部和底部各设有1个开口，所述开口包括底面及2个侧面，其中1个侧面为垂直面，且垂直面分别连接主体的中轴线和主体的棱边，位于其一开口内的垂直面作为光输入面，位于另一开口内的垂直面作为光输出面；在水平投影面上，信号光传输方向垂直于光输入面，在垂直投影面上，信号光传输方向与光输入面之间的夹角为γ，信号光在主体侧面的入射角为α，其由主体侧面进入空气的临界角为β，且

【技术特征摘要】
1.一种光延迟器，其特征在于，包括主体、光输入面和光输出面，所述主体设为棱柱状，其横截面为正多边形，所述主体的顶部和底部各设有1个开口，所述开口包括底面及2个侧面，其中1个侧面为垂直面，且垂直面分别连接主体的中轴线和主体的棱边，位于其一开口内的垂直面作为光输入面，位于另一开口内的垂直面作为光输出面；在水平投影面上，信号光传输方向垂直于光输入面，在垂直投影面上，信号光传输方向与光输入面之间的夹角为γ，信号光在主体侧面的入射角为α，其由主体侧面进入空气的临界角为β，且80°＜γ＜90°。2.根据权利要求1所述的一种光延迟器，其特征在于，所述光输入面和光输出面上均镀有信号光增透膜。3.根据权利要求1所述的一种光延迟器，其特征在于，所述主体的侧面采用光透明材料制成，且所述光透明材料的光谱吸收峰与信号光的波峰位置不重合。4.根据权利要求2或3所述的一种光延迟器，其特征在于，所述主体横截面的边数为m，则5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：严雄伟，王振国，郑建刚，蒋新颖，李敏，田晓琳，张雄军，张君，龙蛟，李明中，邓颖，康民强，张帆，向祥军，李剑彬，董一方，朱启华，粟敬钦，郑奎兴，彭志涛，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院激光聚变研究中心，
类型：发明
国别省市：四川,51