光纤耦合式光学延时线制造技术

本发明专利技术涉及一种光纤耦合式光学延时线，入射光从光纤环形器的第一端口输入，从第二端口输出后，输出光经过光纤准直器准直之后，形成自由空间准直光束，自由空间准直光束的光轴与角锥反射镜的中心轴线重合，入射至角锥反射镜后，被原路返回；返回的光束再次通过光纤准直器耦合进入光纤环形器的第二端口，然后从光纤环形器的第三端口输出到接收器，角锥反射镜安装到直线导轨的运动滑块上，运动滑块驱动角锥反射镜在直线导轨上沿角锥反射镜的中心轴线线性移动。本发明专利技术具有光路结构简单、光路装调更简易快捷、成本更加低廉、光学稳定性更高等优点。

Fiber coupled optical delay line

【技术实现步骤摘要】
光纤耦合式光学延时线
本专利技术涉及一种光学探测技术，特别涉及一种光纤耦合式光学延时线。
技术介绍
光学延时线用于实现两束光之间的延时扫描功能，被广泛应用于光学相干层析成像、太赫兹时域光谱等基于超快时间分辨的光学探测系统中。根据输入/输出光束的传输形式，光学延时线可分为：(1)自由空间型光学延时线和(2)光纤耦合式光学延时线。其中，光纤耦合式光学延时线采用光纤作为输入和输出方式，使用更加方便，非常适用构建光纤耦合式光学系统。例如，在光纤太赫兹时域光谱系统中，内部采用光纤耦合式光学延时线是目前普遍采用的设计方案。实现光纤耦合式光学延时线的技术途径主要有两种：(1)全光纤结构，通过机械拉伸光纤长度实现延时变化，这种光学延时线也被称为“光纤拉伸器”。其优点是全光纤结构，光学稳定性好；但缺点是实现的延时量较小。(2)光纤耦合与自由空间相结合的方式(见附图1)：利用光纤准直镜将光束从光纤输出到自由空间，然后入射至安装到直线导轨上的角锥反射镜偏离中心轴的某个位置(记为位置A)；光束被角锥的三个互相成90°的反射面反射后，从角锥反射镜的另一位置(记为位置B)出射；该出射光再利用另一个光纤准直器耦合进入光纤，从而实现光纤形式输出。该方案是目前的光纤耦合式光学延时线普遍采用的技术途径，其特征是：(1)使用了两个光纤准直器，其中一个用于将输入光纤的光准直输出到自由空间，另一个用于将自由空间的光耦合进入输出光纤；(2)入射到角锥棱镜的光轴和与被角锥反射回来的光轴平行但不重合，存在一个间距d(d>0)。这种方案中，为了实现光纤与自由空间的光束耦合，需要精密调节上述两个准直器和运动角锥的相对方位，装配过程较为复杂，并且由于需要使用两个光纤准直器，导致了其这类产品的价格也比较高，且最终产品的光学稳定性不高。如何降低装配难度、提高装配效率、降低硬成本，提高产品的光学稳定性，是目前光纤耦合式光学延时线技术需要解决的关键问题之一。
技术实现思路
本专利技术是针对现在光纤耦合式光学延时线存在的问题，提出了一种光纤耦合式光学延时线，具有光路结构简单、光路装调更简易快捷、成本更加低廉、稳定性更高等优点。本专利技术的技术方案为：一种光纤耦合式光学延时线，包括光纤环形器、光纤准直器、角锥反射镜和直线导轨；入射光从光纤环形器的第一端口输入，从第二端口输出后，输出光经过光纤准直器准直之后，形成自由空间准直光束，自由空间准直光束的光轴与角锥反射镜的中心轴线重合，入射至角锥反射镜后，被原路返回；返回的光束再次通过光纤准直器耦合进入光纤环形器的第二端口，然后从光纤环形器的第三端口输出到接收器，角锥反射镜安装到直线导轨的运动滑块上，运动滑块驱动角锥反射镜在直线导轨上沿角锥反射镜的中心轴线线性移动。所述光纤环形器用于实现入射光和出射光的分离。所述光纤准直器将输入光纤内传输的光输出到自由空间形成准直光束，并且该光束的光轴与角锥反射镜的中心轴重合；光纤准直器同时将角锥反射镜反射回来的自由空间光束耦合进入光纤。所述角锥反射镜的入射光束和反射光束的光轴均与角锥反射镜中心轴重合。本专利技术的有益效果在于：本专利技术光纤耦合式光学延时线，传统光纤耦合式光学延时线内部使用了两个光纤准直器，而本方案仅使用了一个光纤准直器，这不仅使光路结构更加简化、光学装调更加方便快捷，还使装置的稳定性能更好、且具有更好的低成本优势。附图说明图1是传统的光纤耦合式光学延时器的结构示意图；图2是本专利技术光纤耦合式光学延时线结构示意图。图3是本专利技术一种实施案例的光学耦合效率随角锥与光纤准直器的距离变化测试结果。具体实施方式如图2为本专利技术的一种实施方式示例，光纤耦合式光学延时线包括光纤环形器、光纤准直器、角锥反射镜和直线导轨。实施步骤：(1)将光纤环形器的端口1连接输入光纤光源，端口2与光纤准直器的尾纤连接，端口3连接光纤接口的光功率计；(2)角锥反射镜安装到直线导轨的运动滑块上；(3)将光纤准直器安装到五维调整架(具备X/Y/Z和俯仰角度调节)；(4)调节五维调整架的五个自由度，使光功率读数值达到最大。光纤环形器、光纤准直器、角锥反射镜置于在同一光轴上，入射光从光纤环形器的端口1输入，从端口2输出；从端口2的输出光经过光纤准直器准直之后，形成自由空间准直光束；该光束的光轴与角锥反射镜的中心轴线重合，入射至角锥反射镜后，被原路返回；返回的光束再次通过上述光纤准直器耦合进入光纤环形器的端口2，然后从光纤环形器的端口3输出。光纤准直器将光纤内传输的光输出到自由空间形成准直光束，并且该光束的光轴与角锥反射镜的中心轴重合；该光纤准直器同时用于将角锥反射镜反射回来的自由空间光束耦合进入光纤。角锥反射镜，其工作特征是：入射光束的光轴与其中心轴重合，反射光束与入射光束的光轴重合。该角锥反射镜即可选用外反射型角锥反射镜，亦可选用全内反射型角锥反射镜，均在本专利保护范围。光纤环形器用于实现入射光和出射光的分离。采用其它方式实现入射光和出射光的分离依然在本专利保护范围内。运动滑块驱动角锥反射镜在直线导轨上沿角锥反射镜的中心轴线线性移动，从而实现光学延时量的线性扫描。不管采用何种形式实现角锥反射镜的线性移动，均在本专利的保护范围内。作为一种实施示例，光纤环形器的型号为；光纤环形器的型号为Thorlabs/CIR1550PM-APC；光纤准直器的型号为Thorlabs/F110APC-1550；角锥反射镜的型号为Newport/UBBR1-1；直线导轨的型号为Newport/XMS100-S。图3所示为上述实施案例的光学耦合效率(出射光功率与入射光功率的比值)随角锥反射镜与光纤准直器的距离变化测试结果。在距离0-100mm之间，耦合效率一致性优于3％。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光纤耦合式光学延时线，其特征在于，包括光纤环形器、光纤准直器、角锥反射镜和直线导轨；入射光从光纤环形器的第一端口输入，从第二端口输出后，输出光经过光纤准直器准直之后，形成自由空间准直光束，自由空间准直光束的光轴与角锥反射镜的中心轴线重合，入射至角锥反射镜后，被原路返回；返回的光束再次通过光纤准直器耦合进入光纤环形器的第二端口，然后从光纤环形器的第三端口输出到接收器，角锥反射镜安装到直线导轨的运动滑块上，运动滑块驱动角锥反射镜在直线导轨上沿角锥反射镜的中心轴线线性移动。

【技术特征摘要】
1.一种光纤耦合式光学延时线，其特征在于，包括光纤环形器、光纤准直器、角锥反射镜和直线导轨；入射光从光纤环形器的第一端口输入，从第二端口输出后，输出光经过光纤准直器准直之后，形成自由空间准直光束，自由空间准直光束的光轴与角锥反射镜的中心轴线重合，入射至角锥反射镜后，被原路返回；返回的光束再次通过光纤准直器耦合进入光纤环形器的第二端口，然后从光纤环形器的第三端口输出到接收器，角锥反射镜安装到直线导轨的运动滑块上，运动滑块驱动角锥反射镜在直线导轨上沿角锥反射镜的中...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁英豪，朱亦鸣，葛本安，曹佳炜，李泽宇，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：上海,31