专利名称：拉伸式光纤延时器的制作方法
技术领域：
本发明涉及应用光纤通信，光电子，以及其他一切应用到光纤传输，光纤传感，光 谱测量的领域，特别是指一种拉伸式光纤延时器。
背景技术：
在光通信、光传感和光谱测量技术领域中，广泛使用光纤作为光信号收集和传输 媒介。在利用光纤传输和测量的过程中，很多情况下，需要调节传输光的相位或延时，以达 到相位的匹配和特定的相干需要。改变光纤的温度，长度，或使光纤扭曲，都可以使传输光的相位发生改变。其中扭 曲光纤和改变光纤的长度均可以使传输光的相位显著改变。相比于扭曲光纤，改变光纤长 度的延时效果更明显，可操纵性更强，更适合定量的调节。本发明采用的是通过对光纤长度 的微调来调节传输光的相位和延时。对于一段固定长度光纤中传输的单色光，波长为λ，速度为ν = c/n,其中c为真 空中光速，η为光纤的折射率。如果光纤通过某周方式伸长Δ1，则延时τ = Δ1/ν，相位 改变Δ φ = Δ1/λ Χ2π。可见，通过调节光纤的伸长Δ 1，即可以轻松调节相位，满足一 些相干性实验，又可以精细的改变传输延时，完成有关调制信号的实验。
发明内容
(一)要解决的技术问题作为一种新的光纤延时、相位调节器，本发明采用改变光纤长度的方法，设计一种 紧密的结构，利用压电陶瓷和微调架在较小的空间达到对光纤延时、相位的定量微调。同 时，本发明在设计该结构时还考虑到了光纤拉伸后的应力释放问题。( 二 )技术方案为达到上述目的，本发明提供一种拉伸式光纤延时器，其特征在于，包括一个长方体金属外壳，具有前、后、两侧和底面五个面，长端的一面安装两个法兰 盘，长端两侧面的1/4处对称位置开两个长方形小孔；两个压电陶瓷微调架，固定在金属外壳长端两侧面的两个长方形小孔外侧，该两 个压电陶瓷微调架可以同时调整，以保证光纤所受拉力均勻；一第一轴杆，两头穿过金属外壳两侧的长方形小孔，与两个压电陶瓷微调架相接， 该第一轴杆可以在压电陶瓷微调架的控制下，水平调整；一第二轴杆，两头固定在金属外壳内两侧面的3/4处；多个圆盘，分别穿置于第一轴杆和第二轴杆上，该多个圆盘可以在第一轴杆和第 二轴杆上自由转动；一光纤，以自然绷紧状态依序缠绕在第一轴杆和第二轴杆上的多个圆盘上，该光 纤的两引出端由压块固定于金属外壳内侧壁，该光纤的两头端与金属外壳上的两个法兰盘 连接。
其中第一轴杆和第二轴杆与多个圆盘之间安装有轴承。其中压块与金属外壳之间的光纤由软质材料包裹。其中多个圆盘的外圆面上开有一道半圆型凹槽，保证光纤不会滑离圆盘。
其中多个圆盘的数量为10-20个。其中在金属外壳的上面盖有一透明盖体。(三)有益效果本发明的有益效果是利用两个压电陶瓷微调架同时精确控制拉动轴杆，使轴杆 带动圆盘整体移动，可以使调节精度达到很高，且光纤受力均勻。由于每个圆盘都设计有轴 承结构，在拉伸光纤的过程中，每个圆盘都可以根据自己被光纤拉伸时受到的应力的不同， 独立旋转，释放应力。使整个光纤被均勻的拉伸。每个圆盘边缘中心都有一半圆形凹槽，有 利于光纤的自由滑动和应力的释放。假设微调架调节的长度是1，每个轴杆上有k个圆盘，则光纤伸长为2kl，相位改变 斗^！“/^，时间延时为〗^^/^。如果微调架的最小调节精度是是σ，金属外壳上的长圆形 孔槽长为L。时间延时的调节精度为2nk0 /c，最大延时为2nkL/c。
为进一步说明本发明的技术内容，以下结合附图对本发明作进一步说明，其中图1是本发明拉伸式光纤延时器的的俯视剖面图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下参照附图，对本发明进一 步详细说明。本发明提供的拉伸式光纤延时线结构，是基于改变光纤长度调节光纤延时效果。 如图1所示，包括一无顶长方体金属外壳a。该金属外壳a长约为45cm、宽约为10cm、高 约为15cm，每壁厚约为1cm。该金属外壳a长方向侧壁1/4处对称开两个长方形小孔al，用 于第一轴杆e的水平微调。圆盘b由金属材料制成，直径约为8cm，厚约为2mm，其外圆面的 一周中间处刻有Imm宽的凹槽，用于光纤h的缠绕。轴承c与圆盘b同轴装配，轴承c外圈 与圆盘b胶粘在一起。圆盘b同轴承c一起套于第二轴杆d和第一轴杆e上，轴承c内圈 与第二轴杆d和第一轴杆e焊接固定在一起。每个圆盘b可以在第二轴杆d上自由独立的 转动，圆盘b与圆盘间的间距约为2mm。将第二轴杆d通过焊接方法固定在金属外壳a内 侧。以同种方法将多个圆盘b连同轴承焊接在第一轴杆e和第二轴杆d上。将第一轴杆e 穿过金属外壳a侧壁上的两个长方形小孔al，保证第一轴杆e可以在两个长方形小孔al内 水平调节。将第一轴杆e的两头安装在微调架f内测。将微调架f焊接固定在金属外壳a 外侧。该微调架f可以通过微调架f内的压电陶瓷(图未示)进行准确而稳定的微调。本发明中，一根光纤h以自然绷紧状态按照同一方向依次绕在第二轴杆d和第一 轴杆e上的圆盘b上。将光纤h绕在圆盘b上时，把光纤h正好卡在每个圆盘b侧面的半 圆形卡槽中，以保证在拉伸光纤h时，光纤h可以带动圆盘b自由旋转，光纤h应力可以充 分释放并且光纤h不会从圆盘b上掉下来。圆盘b之间的光纤h，自然拉直。用压块g将光 纤固定在金属外壳a内壁两侧。
压块g由金属块制成，在压块g和金属外壳a侧壁之间，垫有软质材料，将光纤h 伸入软质材料中间，用压块g压住，压块g两侧直接粘结在金属外壳a内壁，将光纤h固定。 软质材料可以保证光纤h不受损伤，并且软质材料(如海绵)表面粗糙，在一定压力下可以 保证光纤h固定在其间。在金属外壳a的正面安装两个金属法兰盘i。光纤h的两端的两个光纤头连接在 法兰盘i上。其中一个法兰盘i作为光信号输入端，另一个法兰盘i作为光信号的输出端。 压块g和法兰盘i之间的光纤h成放松状态，即不受应力拉伸。这样，在计算光纤h的拉伸 长度时，只需要计算压块g以内缠绕圆盘部分的光纤h。并且在光纤h拉伸的过程中，施加 的应力完全作用在压块g间的光纤h上，不会对法兰盘以及光纤h的连接造成影响。
此拉伸器的金属外壳a有前、后、两侧面、底面5个基本面。底面四个角安有橡胶 脚座，易于摆放防滑。在金属外壳a内的空隙处以碎末状塑料泡沫填充。用于稳定金属外 壳a内光纤h的工作温度。使在外界温度波动的情况下，光纤h的工作温度保持不变或波 动较小。金属外壳a顶部盖一透明有机玻璃盖子(图中未示)，便于随时观察金属外壳a内 光纤h拉伸状态。并且光纤h在密封的环境下，受到外界的影响比较小，工作更加稳定。应用时，通过控制电源同时对两个压电陶瓷微调架进行细微调节，将第一轴杆e 水平方向调节，第一轴杆e带动其上面的圆盘b —起移动。由于第二轴杆d是固定在金属 外壳a上的，当第一轴杆e朝背离第二轴杆d的方向调节时，缠绕在圆盘b上的光纤h被拉 伸。第一轴杆e反方向调节时，光纤h被收缩。由于轴杆上的每个圆盘b都安装有轴承结构 c，当调节第一轴杆e时，每个圆盘b都会根据自身所受应力的不同独立转动，使施加在光纤 h上的应力均勻释放。光纤h被均勻的拉伸，达到延时调相效果。对于一段固定长度光纤中 传输的单色光，波长为λ，速度为ν = c/η，其中c为真空中光速，η为光纤的折射率。当第 一轴杆e向背离第二轴杆d的方向水平移动Δ 1长度时，则光纤的总伸长为伸长为2kA 1， 其中k为一个轴杆上圆盘的个数。相位改变4 π k Δ 1/ λ，时间延时为2kn Δ l/c。此拉伸器是以物理调节光纤长度来改变延时和相位。温度的改变会对光纤的长度 造成一定的影响，在使用该器件时，应尽量保持环境温度不变，以便于精确调节延时。以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详 细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡 在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保 护范围之内。
权利要求
一种拉伸式光纤延时器，其特征在于，包括一个长方体金属外壳，具有前、后、两侧和底面五个面，长端的一面安装两个法兰盘，长端两侧面的1/4处对称位置开两个长方形小孔；两个压电陶瓷微调架，固定在金属外壳长端两侧面的两个长方形小孔外侧，该两个压电陶瓷微调架可以同时调整，以保证光纤所受拉力均匀；一第一轴杆，两头穿过金属外壳两侧的长方形小孔，与两个压电陶瓷微调架相接，该第一轴杆可以在压电陶瓷微调架的控制下，水平调整；一第二轴杆，两头固定在金属外壳内两侧面的3/4处；多个圆盘，分别穿置于第一轴杆和第二轴杆上，该多个圆盘可以在第一轴杆和第二轴杆上自由转动；一光纤，以自然绷紧状态依序缠绕在第一轴杆和第二轴杆上的多个圆盘上，该光纤的两引出端由压块固定于金属外壳内侧壁，该光纤的两头端与金属外壳上的两个法兰盘连接。
2.根据权利要求1所述的拉伸式光纤延时器，其特征在于，其中第一轴杆和第二轴杆 与多个圆盘之间安装有轴承。
3.根据权利要求1所述的拉伸式光纤延时器，其特征在于，其中压块与金属外壳之间 的光纤由软质材料包裹。
4.根据权利要求1所述的拉伸式光纤延时器，其特征在于，其中多个圆盘的外圆面上 开有一道半圆型凹槽，保证光纤不会滑离圆盘。
5.根据权利要求1、2或4所述的拉伸式光纤延时器，其特征在于，其中多个圆盘的数量 为10-20个。
6.根据权利要求1所述的拉伸式光纤延时器，其特征在于，其中在金属外壳的上面盖有一透明盖体。
全文摘要
一种拉伸式光纤延时器，包括一个长方体金属外壳，具有前、后、两侧和底面五个面，长端的一面安装两个法兰盘，长端两侧面的1/4处对称位置开两个长方形小孔；两个压电陶瓷微调架，固定在金属外壳长端两侧面的两个长方形小孔外侧；一第一轴杆，两头穿过金属外壳两侧的长方形小孔，与两个压电陶瓷微调架相接；一第二轴杆，两头固定在金属外壳内两侧面的3/4处；多个圆盘，分别穿置于第一轴杆和第二轴杆上，该多个圆盘可以在第一轴杆和第二轴杆上自由转动；一光纤，以自然绷紧状态依序缠绕在第一轴杆和第二轴杆上的多个圆盘上，该光纤的两引出端由压块固定于金属外壳内侧壁，该光纤的两头端与金属外壳上的两个法兰盘连接。
文档编号G02B26/06GK101859023SQ20091008147
公开日2010年10月13日 申请日期2009年4月8日 优先权日2009年4月8日
发明者俞芷, 孙可, 王欣, 祝宁华, 袁海庆 申请人:中国科学院半导体研究所