[发明专利]一种高速光学延迟线

说明书

本发明公开一种高速光学延迟线，包括线性电动位移台、移动直角反射镜组、固定直角反射镜组，其中，移动直角反射镜组固定在线性电动位移台的滑动台面上，固定直角反射镜组固定不动。移动直角反射镜组和固定直角反射镜组中直角反射镜的对数可以相同，也可以不同，具体数目可根据系统光路结构和光学扫描延迟要求设定。该高速光学延迟线，能够在线性电动位移台较低的移动速度和较小的行程下，实现较高的扫描速度和较大的扫描范围。

技术领域

本发明属于光学扫描技术领域，涉及光学延迟装置，尤其是一种高速光学延迟线，适用于太赫兹时域光谱系统和电光采样系统的高速光学延迟扫描。

背景技术

在太赫兹时域光谱系统和电光采样系统中，都需要采用可变光学延迟手段来改变两路光之间的相对延迟，实现超短光脉冲对待测脉冲波形的扫描和探测。目前常用的光学延迟手段主要有线性电动位移台、圆渐开线、光纤伸缩器以及异步光学采样等，其中，线性电动位移台由于简单易用，扫描长度不受限制，成本相对较低，是目前最常用的方法。在该方法中，通常将两个直角反射镜固定在位移台上，光束经两次反射发生一次往返，使光程随着位移台的移动发生改变，实现相对时延的改变。为了保证较高的位移精度和平稳性，位移台的速度往往较低，因此，单次扫描时间较长，通常达到数分钟以上。尤其当需要大范围扫描时，所需位移台的尺寸非常大，扫描时间达到几个小时，测量效率非常低，且整套系统的体积将非常庞大。

因此，开发一种高速光学延迟线，在提高速度的同时保证较高的位移精度，并实现装置的小型化，对于太赫兹时域光谱系统和电光采样系统都具有重要价值。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种高速光学延迟线，其扫描速度快、位移精度高、体积小，从而缩短太赫兹时域光谱系统和电光采样系统的扫描时间，提高测量效率。

本发明的技术方案如下：

一种高速光学延迟线，包括线性电动位移台、移动直角反射镜组、固定直角反射镜组，其中，移动直角反射镜组固定在线性电动位移台的滑动台面上，固定直角反射镜组固定不动。移动直角反射镜组和固定直角反射镜组中直角反射镜的对数可以相同，也可以不同，具体数目可根据系统光路结构和光学扫描延迟要求设定。

在该装置中，其中第一种工作方式为：入射光首先入射在其中一组直角反射镜组上，经过N次往返后从另一组直角反射镜组的最后一片直角反射镜出射。设线性电动位移台经过时间t的移动距离为L₀，则在该时间内光程的改变量为L_b=N·L₀，从而使延迟线的扫描速度与线性电动位移台移动速度相比提高了N倍。

第二种工作方式为：入射光首先入射在其中一组直角反射镜组上，经过N次往返后从同一组直角反射镜组的最后一片直角反射镜出射。该方式计算方法与第一种方式是完全等效的。

在该光学延迟线装置中，线性电动位移台的作用是驱动移动直角反射镜组按照所需速度和行程移动，使移动直角反射镜组和固定直角反射镜组之间的相对位移逐渐变化，从而改变其上传输光束的光程。

在第一种工作方式中，移动直角反射镜组和固定直角反射镜组分别由2N个直角反射镜组合固定而成；在第二种工作方式中，其中一组直角反射镜组包含2N个直角反射镜，而另一组包含2(N-1)个直角反射镜。每个直角反射镜的斜面镀与所需反射激光波长匹配的高反射率膜，来降低多次反射造成的激光功率损耗。

本发明的效果和益处是：