一种自由空间的光学延时模块和光学延时装置制造方法及图纸

为解决现有光学延时方案存在的成本高、延时不可调的技术问题，本实用新型专利技术提供了一种自由空间的光学延时模块和光学延时装置。本实用新型专利技术中光学延时模块采用直角棱镜实现光路折返，改变直角棱镜的位置可以实现延时可调；光学延时装置采用多个延时模块级联使用，一方面能够扩大延时装置的延时可调光程，另一方面能够提高延时精度；单个延时模块结构简单、紧凑，易于安装，实现成本也比光栅、光波导之类的器件低，制作工艺相对简单；通过控制棱镜座的不同运动状态，可以实现信号光的不同程度延迟。

A Free Space Optical Delay Module and Optical Delay Device

【技术实现步骤摘要】
一种自由空间的光学延时模块和光学延时装置
本技术涉及一种自由空间的光学延时模块和光学延时装置，主要应用于光学相控阵激光雷达系统。
技术介绍
雷达是运用无线电的方法实现目标精确定位的电子设备，广泛应用国民经济建设等方面。传统雷达由于机械扫描和天线惯性造成了扫描速度缓慢、精度低、可靠性低等缺点，同时由于强杂波
技术介绍
、电子对抗技术、隐身技术等的发展和应用，使得相控阵雷达技术应用而生。相控阵，即相位控制阵列，是通过控制各天线元微波信号的相位延时来控制天线的波束形成和波束扫描。但是传统的相控阵雷达也有缺点，如体积重量大，宽带信号下存在波束指向偏移、抗干扰能力较差等。为了提高相控阵雷达的抗干扰能力，及对目标的分解、识别能力和解决雷达成像问题，相控阵雷达必须采用具有大瞬时信号带宽的信号。为了充分发挥和利用相控阵技术的潜能，克服现有相控阵系统存在的不足，实现相控阵雷达的宽带宽角扫描，便要利用光学技术，引入光学延时解决此问题。当今国内外光学延时的实现方案主要有光纤延时线、基于光纤色散棱镜的延时方案、基于光纤布拉格反射光栅的延时方案等。光纤延时线的原理是通过将光路的一个信号分束成两个，或者是两个信号同时经过不同的光学路径，探测光路的光程差。光纤延时线工作在微波波段，需要1Km以上的光纤延时线才可以满足雷达信号的实时工作频率在100GHZ以上。这种方案，结构虽然简单，但很难实现延时可调，并且这么长的光纤，很难排列整齐，尺寸也很大。基于光纤色散棱镜的延时方案，是在光纤延时线方案基础上的改进，采用色散光纤替代原有冗长的普通光纤，利用一个可调谐激光器，产生不同波长的光波，不同波长的光信号经过光纤色散棱镜后，得到不同的延时。此延时方案对可调谐激光器的要求很高，价格十分昂贵。基于光纤布拉格反射光栅的延时方案大体有两种：一种是利用单个布拉格反射光栅的中心波长在受到外界温度等的影响，会发生热效应，使光栅周期改变，来实现延时；该方案的缺点是寿命短，受外界环境影响大。另一种是使用多个布拉格反射光栅，改变入射光波的波长，实现不同波长的光波在不同位置反射来实现延时；该方案原理简单，但实现起来很困难，对光栅的稳定性要求高，配套设备也非常昂贵。除此之外，这两种方案得到的延时带宽都太窄，具有一定的局限性，不适合光通信系统。
技术实现思路
为解决现有光学延时方案存在的成本高、延时不可调的技术问题，本技术提供了一种自由空间的光学延时模块和光学延时装置。本技术的技术解决方案是：一种自由空间的光学延时模块，其特殊之处在于：包括基座、第一准直器、第二准直器、第一滑杆、第二滑杆、棱镜座和直角棱镜；基座包括相互垂直的底板和侧板；基座的侧板中部设置有两个通光孔；第一准直器和第二准直器安装在基座的侧板外侧，且分别与基座侧板上的两个通光孔的位置相对应；第一滑杆和第二滑杆平行设置，其一端均固定在基座的侧板上，且第一滑杆和第二滑杆距基座的底板的距离相等；安装完成后，基座侧板上的两个通光孔位于第一滑杆和第二滑杆之间；棱镜座上设置有分别与第一滑杆和第二滑杆相对应的两个安装孔，棱镜座通过所述两个安装孔套设在第一滑杆和第二滑杆上，且能够在第一滑杆和第二滑杆上移动；棱镜座面向基座侧板的侧面中部设置有棱镜安装槽，棱镜安装槽的侧壁与直角棱镜的两个直角面相匹配，直角棱镜粘接在该棱镜安装槽内，且直角棱镜的斜面与第一滑杆的长度方向垂直，直角棱镜的斜面正对基座侧板上的两个通光孔；在基座的底板上远离基座侧板的端部，还安装有螺钉。进一步地，还包括设置在第一准直器与直角棱镜之间的光强控制器。进一步地，第一滑杆和第二滑杆为中空结构，其空腔内分别设置有第一加热装置和第二加热装置。进一步地，第一加热装置和第二加热装置均为电阻丝和热电偶，电阻丝用于加热，热电偶用于采集温度。进一步地，直角棱镜的斜面镀有1250-1650nm的宽带增透膜，直角棱镜的两个直角面均镀有全反射的膜及憎水膜，全反射膜在下层，憎水膜在上层。本技术还提供了一种自由空间的光学延时模块，其特殊之处在于：包括基座、第一准直器、第二准直器、第一滑杆、第二滑杆、棱镜座、直角棱镜、连接支架和电机。基座包括相互垂直的底板和侧板；基座侧板的中上部设置有两个通光孔；第一准直器和第二准直器安装在基座的侧板外侧，且分别与基座侧板上的两个通光孔的位置相对应；第一滑杆和第二滑杆平行设置，其一端均固定在基座的侧板上，且第一滑杆和第二滑杆距基座的底板的距离相等；安装完成后，基座侧板上的两个通光孔位于第一滑杆和第二滑杆之间；在第一滑杆和第二滑杆远离基座侧板的端部均安装有限位套管；棱镜座整体呈T型，包括相互垂直的横部和竖部；棱镜座的横部上设置有分别与第一滑杆和第二滑杆相对应的两个安装孔，棱镜座通过所述两个安装孔套设在第一滑杆和第二滑杆上，且能够在第一滑杆和第二滑杆上移动；棱镜座的横部上面向基座侧板的侧面中部设置有棱镜安装槽，棱镜安装槽的侧壁与直角棱镜的两个直角面相匹配，直角棱镜粘接在该棱镜安装槽内，且直角棱镜的斜面与第一滑杆的长度方向垂直，直角棱镜的斜面正对基座侧板上的两个通光孔；连接支架的上部与棱镜座的竖部卡接或插接，连接支架的下部与电机的伸缩杆相连。进一步地，第一滑杆和第二滑杆为中空结构，其空腔内分别设置有第一加热装置和第二加热装置。进一步地，在棱镜座和连接支架的接触位置设置钢球珠。进一步地，直角棱镜的斜面镀有1250-1650nm的宽带增透膜，直角棱镜的两个直角面均镀有全反射的膜及憎水膜，全反射膜在下层，憎水膜在上层。本技术同时还提供了一种自由空间的光学延时装置，其特殊之处在于：包括N个任一上述的光学延时模块，N大于等于2；N个光学延时模块串连连接，即前一个延时模块的第二准直器的输出端和下一个延时模块的第一准直器的输入端相连，第一个延时模块的第一准直器的输入端作为整个光学延时装置的输入端，最后一个延时模块的第二准直器的输出端作为整个光学延时装置的输出端。本技术的优点：1.本技术中单个延时模块采用直角棱镜实现光路折返，改变直角棱镜的位置可以实现延时可调；采用多个延时模块级联使用，一方面能够扩大延时装置的延时可调光程，另一方面能够提高延时精度；单个延时模块结构简单、紧凑，易于安装，实现成本也比光栅、光波导之类的器件低，制作工艺相对简单；通过控制棱镜座的不同运动状态，可以实现信号光的不同程度延迟。2.本技术在单个延时模块的两个滑杆中均植入加热装置，使滑杆在低温环境中能够保持恒温，使得棱镜座在低温环境(例如-30℃)下仍可正常使用。3.本技术在直角棱镜的斜面(即与直角相对的那个面)镀有1250-1650nm的宽带增透膜，能够减少光路中的光能量损耗，避免因有效光信号太弱湮没在噪声中；在直角棱镜的两个直角面镀有全反射膜及憎水膜，憎水膜使得外界环境骤变时，水汽不会影响光路的损耗。附图说明图1为本技术单个光学延时模块的光路原理示意图。图2为本技术单个光学延时模块实施例一(手动式)的结构示意图。图3为本技术单个光学延时模块实施例二(电动式)的结构示意图一；图4为本技术单个光学延时模块实施例三(电动式)的结构示意图二；图5为本技术单个光学延时模块实施例四(电动式)的结构示意图三；图6a-6c为本技术单个光学延时模本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自由空间的光学延时模块，其特征在于：包括基座(7)、第一准直器(1)、第二准直器(2)、第一滑杆(4)、第二滑杆(5)、棱镜座(6)和直角棱镜(3)；基座(7)包括相互垂直的底板和侧板；基座(7)的侧板中部设置有两个通光孔；第一准直器(1)和第二准直器(2)安装在基座(7)的侧板外侧，且分别与基座(7)侧板上的两个通光孔的位置相对应；第一滑杆(4)和第二滑杆(5)平行设置，其一端均固定在基座(7)的侧板上，且第一滑杆(4)和第二滑杆(5)距基座(7)的底板的距离相等；基座(7)侧板上的两个通光孔位于第一滑杆(4)和第二滑杆(5)之间；棱镜座(6)上设置有分别与第一滑杆(4)和第二滑杆(5)相对应的两个安装孔，棱镜座(6)通过所述两个安装孔套设在第一滑杆(4)和第二滑杆(5)上，且能够在第一滑杆(4)和第二滑杆(5)上移动；棱镜座(6)面向基座(7)侧板的侧面中部设置有棱镜安装槽，棱镜安装槽的侧壁与直角棱镜(3)的两个直角面相匹配，直角棱镜(3)粘接在该棱镜安装槽内，且直角棱镜的斜面与第一滑杆(4)的长度方向垂直，直角棱镜(3)的斜面正对基座(7)侧板上的两个通光孔；在基座(7)的底板上远离基座(7)侧板的端部，还安装有螺钉(8)。...

【技术特征摘要】
1.一种自由空间的光学延时模块，其特征在于：包括基座(7)、第一准直器(1)、第二准直器(2)、第一滑杆(4)、第二滑杆(5)、棱镜座(6)和直角棱镜(3)；基座(7)包括相互垂直的底板和侧板；基座(7)的侧板中部设置有两个通光孔；第一准直器(1)和第二准直器(2)安装在基座(7)的侧板外侧，且分别与基座(7)侧板上的两个通光孔的位置相对应；第一滑杆(4)和第二滑杆(5)平行设置，其一端均固定在基座(7)的侧板上，且第一滑杆(4)和第二滑杆(5)距基座(7)的底板的距离相等；基座(7)侧板上的两个通光孔位于第一滑杆(4)和第二滑杆(5)之间；棱镜座(6)上设置有分别与第一滑杆(4)和第二滑杆(5)相对应的两个安装孔，棱镜座(6)通过所述两个安装孔套设在第一滑杆(4)和第二滑杆(5)上，且能够在第一滑杆(4)和第二滑杆(5)上移动；棱镜座(6)面向基座(7)侧板的侧面中部设置有棱镜安装槽，棱镜安装槽的侧壁与直角棱镜(3)的两个直角面相匹配，直角棱镜(3)粘接在该棱镜安装槽内，且直角棱镜的斜面与第一滑杆(4)的长度方向垂直，直角棱镜(3)的斜面正对基座(7)侧板上的两个通光孔；在基座(7)的底板上远离基座(7)侧板的端部，还安装有螺钉(8)。2.根据权利要求1所述的自由空间的光学延时模块，其特征在于：还包括设置在第一准直器(1)与直角棱镜(3)之间的光强控制器(15)。3.根据权利要求1或2所述的自由空间的光学延时模块，其特征在于：第一滑杆(4)和第二滑杆(5)为中空结构，其空腔内分别设置有第一加热装置(14)和第二加热装置(13)。4.根据权利要求3所述的自由空间的光学延时模块，其特征在于：第一加热装置(14)和第二加热装置(13)均为电阻丝和热电偶，电阻丝用于加热，热电偶用于采集温度。5.根据权利要求3所述的自由空间的光学延时模块，其特征在于：直角棱镜(3)的斜面镀有1250-1650nm的宽带增透膜，直角棱镜(3)的两个直角面均镀有全反射的膜及憎水膜，全反射膜在下层，憎水膜在上层。6.一种自由空间的光学延时模块，其特征在于：包括基座(7)、第一准直器(1)、第二准直器(2)、第一滑杆(4)、第二滑杆(5)、棱镜座(6)、直角棱镜(3)、连接支架(10)和电机(9)；...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘钊，冯丽丽，梁亮，张丹，陈幸，冯华，段伟，马星，宋龙江，
申请(专利权)人：西安飞秒光纤技术有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西,61