一种多路等差光延时系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及多路光延时【技术领域】，特别是一种多路等差光延时系统，包括n个半波片、n个偏振分光棱镜、n-1个全反射镜、n-1个角锥棱镜以及1个线偏振激光器；其中，1个半波片和1个偏振分光棱镜构成一个可调分光比模块，1个全反射镜、1个角锥棱镜、1个半波片、1个偏振分光棱镜构成一个输出子单元模块。本系统可以通过编程控制用一束线偏振光产生多路强度相等的线偏振光且所有输出光相继等差延时，而且该系统可以拓展至在二维阵列上实现多路等差光延时。
【专利说明】一种多路等差光延时系统【技术领域】
[0001]本发明涉及多路光延时【技术领域】，特别是可以通过编程控制用一束线偏振光产生多路强度相等的线偏振光且所有输出光相继等差延时，而且该系统可以拓展至在二维阵列上实现多路等差光延时。
【背景技术】
[0002]利用多光束延迟控制微波子单元相位差可实现微波波束扫描，故在相控阵雷达、宽波段微波扫描探测系统具有广泛的应用前景，它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，使相控阵雷达具有很高的二维扫描灵活性及准确的波束指向等一系列优点，这个过程中多路光延时系统发挥着关键作用。[0003]目前实现多路光延时的方法主要有基于光纤物理长度的光延时法、基于色散机制的光延时法和基于集成光波导的光延时法。其中，基于光纤物理长度的光延时法的基本原理是安装多路不同长度的光纤，当光开关选择不同的通路时、光信号经过的光纤长度也不同，从而实现多路延时，这种方法结构简单、性能稳定，但是因光纤切割精度的瓶颈限制而导致光延时线的延时步长相对较大，延时精度较低，难以达到各路延时很好的一致性。基于色散机制的光延时法的基本原理是多波长激光器产生等间隔多个波长，调制器将射频信号调制到多个波长的光载波上，经过具有色散功能的光纤光栅矩阵，对不同波长的光波产生不同的光延时，最后利用波分解复用器将各波长信号分离，从而产生多路光延时，这种方法在降低功耗和减小体积方面有很强优势，但是它需要激光器输出多波长或连续可调，对输出波长的稳定性、相对强度噪声系数等参数指标具有很高要求，另外光纤光栅受外界环境温度和辐射影响大易造成稳定性不佳。基于集成光波导的光延时法的基本原理是采用微加工工艺在光波导材料上制备不同长度的波导线和具有选通功能的光开关，通过这些光开光的切换使入射光波经过不同的通道从而光程也不同，最后实现不同的光延时，该方法有体积小、结构紧凑、易于集成，能实现高精度延时等优点，但是高密度、小面积的光波导延时线由于制作工艺非常复杂还处于实验室研究水平，真正满足工程应用要求还不成熟。
【发明内容】
[0004]针对现有技术存在的问题，提供一种可以通过编程控制用一束线偏振光产生多路强度相等的线偏振光且所有输出光相继等差延时的系统。
[0005]本发明采用的技术方案为:
[0006]—种多路等差光延时系统,包括η个半波片、η个偏振分光棱镜、η_1个全反射镜、η-1个角锥棱镜以及I个线偏振激光器；其中，I个半波片和I个偏振分光棱镜构成一个可调分光比模块，I个全反射镜、I个角锥棱镜、I个半波片、I个偏振分光棱镜构成一个输出子单元模块；
[0007]所述线偏振激光器产生一束强度为I的线偏振光，该线偏振光通过一个由半波片和偏振分光棱镜构成的可调分光比模块后分解为线偏振光P光和S光并射出，在可调分光比模块中通过旋转半波片改变半波片主轴方向和入射线偏振光偏振方向的夹角来调节P光和S光强度，且能保持P光和S光总强度不变，P光沿原来方向全透射，S光垂直原来方向全反射，在透射P光后放置一个光功率计，旋转半波片至光功率计接收到的强度为I/n为止，在反射S光光路上放置一个全反射镜，改变其传播路径，使其射入一个角锥棱镜，在角锥棱镜内经过三次全反射后平行于入射方向回射射出，此时的出射光作为下一级分光的入射光再次经过下一个输出子单元模块继续传播；
[0008]其中每经过一个输出子单兀模块便输出一束线偏振光P光，在每次输出的P光后放置光功率计，调节相应的半波片使出射光强度为I/n，从而实现各路光等强度；将所有角锥棱镜固定在一个可由计算机编程控制的一维运动平台上，使所有角锥棱镜构成回射动组件，通过编程一维运动平台控制回射动组件上所有角锥棱镜左右移动改变η路光的光程差，从而实现用一束强度为I的线偏振光产生η路强度都为I/n且相继等差延时的线偏振光。
[0009]作为本发明的优选实施方式，在上述η个偏振分光棱镜透射的η路线偏振P光后各增加一个由半波片和偏振分光棱镜构成的可调分光比模块，则原来各路出射的一束P光又分成透射出的P光和反射出的S光，然后在反射出的S光后依次放置m-Ι个由全反射镜、角锥棱镜、半波片、偏振分光棱镜构成的输出子单元模块，每经过所述m-Ι个输出子单元模块中的一个输出子单元模块便输出一路线偏振P光，通过调节所述各路增加的可调分光比模块中的半波片可调节相应的P光和S光强度比，使每路输出光强度为I/(m*n)，通过编程控制所述m-Ι个输出子单元模块中所有角锥棱镜阵列的移动来改变各路光相继延时大小，于是系统实现在同一方向的m行η列阵列上输出强度相等的线偏振光，且各路光相继等差延时。
[0010]作为本发明的优选实施方式，在激光能量能满足要求的情况下，通过增加光学元件数量可以拓展至输出任意所需的η路强度相等且等差延时的线偏振光。
[0011]作为本发明的优选实施方式，可调分光比模块中旋转半波片来实现改变出射光束透射P光和反射S光的强度比，进而实现多路强度相等的输出光；采用角锥棱镜使入射光平移一段距离后与入射光方向平行射出；通过编程一维运动平台精确控制回射动组件的移动来改变各路光的光程差，从而实现精确控制各路光相继等差延时。
[0012]为了更清楚的表达本发明的内容，下面再详细讲解本系统及其原理:为实现本发明目的，系统要输出η路光束,该系统包括:η个半波片和偏振分光棱镜，η-1个全反射镜和角锥棱镜，I个线偏振激光器和I个一维运动平台。其中，I个半波片和I个偏振分光棱镜构成一个可调分光比模块，I个全反射镜、I个角锥棱镜、I个半波片、I个偏振分光棱镜构成一个输出子单兀模块。
[0013]本发明所使用的技术方案是:由线偏振激光器产生一束强度为I的线偏振光，垂直射入一个由半波片和偏振分光棱镜构成的可调分光比模块后，原入射线偏振光最后分成两束偏振光即P光和S光,其中P光沿入射方向在偏振分光棱镜后完全透射出，S光经偏振分光棱镜反射后垂直于入射光方向射出。
[0014]设半波片光轴初始位置沿X方向，?、)为x、y轴单位矢量，入射线偏振光偏振方
向与半波片光轴方向的夹角为Θ，线偏振光的角频率为w,振幅为A,垂直于光轴方向ο光的分振幅为A。,平行于光轴方向e光的分振幅为ke,则t时刻在半波片后表面ο光和e光的合成光可表示为:
【权利要求】
1.一种多路等差光延时系统,其特征在于,包括η个半波片、η个偏振分光棱镜、n-1个全反射镜、η-1个角锥棱镜以及I个线偏振激光器；其中，I个半波片和I个偏振分光棱镜构成一个可调分光比模块，I个全反射镜、I个角锥棱镜、I个半波片、I个偏振分光棱镜构成一个输出子单兀模块； 所述线偏振激光器产生一束强度为I的线偏振光，该线偏振光通过一个由半波片和偏振分光棱镜构成的可调分光比模块后分解为线偏振光P光和S光并射出，在可调分光比模块中通过旋转半波片改变半波片主轴方向和入射线偏振光偏振方向的夹角来调节P光和S光强度，且能保持P光和S光总强度不变，P光沿原来方向全透射，S光垂直原来方向全反射，在透射P光后放置一个光功率计，旋转半波片至光功率计接收到的强度为I/n为止，在反射S光光路上放置一个全反射镜，改变其传播路径，使其射入一个角锥棱镜，在角锥棱镜内经过三次全反射后平行于入射方向回射射出，此时的出射光作为下一级分光的入射光再次经过下一个输出子单元模块继续传播； 其中每经过一个输出子单兀模块便输出一束线偏振光P光,在每次输出的P光后放置光功率计，调节相应的半波片使出射光强度为I/n，从而实现各路光等强度；将所有角锥棱镜固定在一个可由计算机编程控制的一维运动平台上，使所有角锥棱镜构成回射动组件，通过编程一维运动平台控制回射动组件上所有角锥棱镜左右移动改变η路光的光程差，从而实现用一束强度为I的线偏振光产生η路强度都为I/n且相继等差延时的线偏振光。
2.根据权利要求1所述的多路等差光延时系统，其特征在于，在上述η个偏振分光棱镜透射的η路线偏振P光后各增加一个由半波片和偏振分光棱镜构成的可调分光比模块，则原来各路出射的一束P光又分成透射出的P光和反射出的S光，然后在反射出的S光后依次放置m-1个由全反射镜、角锥棱镜、半波片、偏振分光棱镜构成的输出子单元模块，每经过所述m-Ι个输出子单元模块中的一个输出子单元模块便输出一路线偏振P光，通过调节所述各路增加的可调分光比模块中的半波片可调节相应的P光和S光强度比，使每路输出光强度为I/(m*n)，通过编程控制所述m-1个输出子单元模块中所有角锥棱镜阵列的移动来改变各路光相继延时大小，于是系统实现在同一方向的m行η列阵列上输出强度相等的线偏振光，且各路光相继等差延时。
3.根据权利要求1所述的多路等差光延时系统，其特征在于，在激光能量能满足要求的情况下，通过增加光学元件数量可以拓展至输出任意所需的η路强度相等且等差延时的线偏振光。
【文档编号】G02B27/28GK103837995SQ201410111153
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2014年3月24日 优先权日:2014年3月24日
【发明者】杨若夫, 熊贤成, 黄子强, 敖明武 申请人:电子科技大学