[發明專利]一種使用線偏振光的高靈敏度大動態聲光頻譜分析儀

有效

• 申請號: 201110363065.9
• 申請日: 2011-11-16
• 公開（公告）號: CN102494768A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 吳冉;張澤紅;吳畏;楊嵩;謝強
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第二十六研究所
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 李海華

技術領域

本發明涉及聲光頻譜分析技術，特別涉及一種使用線偏振光的高靈敏度大動態聲光頻譜分析儀，屬于光電技術領域。

?

背景技術

聲光頻譜分析儀具有瞬時帶寬寬，頻率分辨率高，分離同時到達信號能力強，能處理多種形式信號的優點，其主要缺點是動態范圍不夠大。動態范圍是頻譜分析系統相當重要的性能指標，在許多應用場合都需要超過40dB的動態響應。目前隨著光電檢測技術的飛速發展，光敏元件對微弱光信號的探知能力大幅提高，若系統背景光噪聲減小，便可加強對微弱信號的提取能力，大大改善系統探測靈敏度，擴大捕獲信號的動態范圍。因此，除了改進相關部件性能外，有效抑制和處理聲光頻譜分析儀光路系統的背景雜散光，對改善其動態范圍指標至關重要。

例如，2006年6月出版的《壓電與聲光》（第28卷?第3期?P269~271）公開的“基于Bragg衍射的聲光頻譜分析儀”提出了利用Bragg聲光偏轉器對電磁頻譜進行分析的技術路線，適用于現代電子信號實時分析技術。1998年12月出版的《發光學報》（第19卷?第4期?P352~355）公開的“信道化聲光外差頻譜分析儀”采用信道化聲光外差探測方法，增加系統動態范圍。但是，傳統的聲光頻譜分析儀存在以下主要缺點：

1．聲光頻譜分析儀必須滿足大帶寬、高工作頻率。聲光頻譜分析儀的核心部件——Bragg聲光偏轉器難以兼顧大工作帶寬和高衍射效率。當聲光偏轉器工作于1GHz以上的高頻段時，其衍射效率急劇下降，使信號光變得極其微弱，系統探測能力很差。基本結構的聲光頻譜分析儀，要工作于1GHz以上，滿足500MHz甚至1GHz的帶寬應用要求時，根本無法實現較高的檢測靈敏度，滿足大動態范圍響應。

2．為了改善動態范圍指標，傳統做法是采用復雜結構的干涉型（外差）聲光頻譜分析儀。這種系統結構極其復雜，穩定性差，特別是此種設計必須處理高頻多信道輸出信號，這對光電檢測器件和后處理電路都要求極高，系統達到1GHz以上的高工作頻率時已經難以實現。

總之，傳統的Bragg聲光頻譜分析儀嚴重影響了其在工程上的推廣應用，迫切需要改進其不能同時兼顧大帶寬、高靈敏度和大動態范圍等技術指標的缺陷。

?

發明內容

針對現有技術存在的上述不足，本發明的目的是提供一種使用線偏振光的新型Bragg聲光頻譜分析儀，本聲光頻譜分析儀同時具備大帶寬、高靈敏度和大動態范圍的卓越性能。

本發明解決上述問題的技術手段是這樣的：

一種使用線偏振光的高靈敏度大動態聲光頻譜分析儀，它包括激光器、聲光偏轉器、凸透鏡、光電檢測器和數據處理模塊，其特征在于：所述激光器為輸出偏振光的激光器，在激光器和聲光偏轉器之間設有準直擴束器和柱面鏡Ⅰ，在聲光偏轉器和凸透鏡之間設有柱面鏡Ⅱ，在凸透鏡和光電檢測器之間設有偏振器Ⅱ；聲光偏轉器位于柱面鏡Ⅰ與柱面鏡Ⅱ之間，并在兩柱面鏡的焦線位置上，柱面鏡Ⅰ與柱面鏡Ⅱ參數一致；所述聲光偏轉器工作于布喇格衍射模式，其一級衍射光偏振方向與非衍射光偏振方向相互垂直，偏振器Ⅱ的透光軸與一級衍射光偏振方向平行，與非衍射光偏振方向垂直。聲光偏轉器及其前面的光學部件位于激光器輸出光軸上，聲光偏轉器之后的光學部件位于其一級衍射光光軸上。

進一步地，在激光器和準直擴束器之間設有偏振器Ⅰ，偏振器Ⅰ的透光軸與激光器輸出光偏振方向平行而與偏振器Ⅱ透光軸垂直，利用其高消光比提高出射光源的偏振度，確保信號光路中的背景雜散光被偏振器Ⅱ有效攔截。

本發明的有益效果：1、捕獲信號頻帶范圍寬；2、檢測靈敏度高；3、檢測動態范圍大；4、能實時處理并行信號，適應能力強。因此本聲光頻譜分析儀可滿足復雜環境下對任意電磁波頻譜實時捕獲分析的應用需求。

?

附圖說明??

圖1--本發明結構原理框圖。

圖2--傳統聲光頻譜分析儀輸出小信號及噪底圖。

圖3--本發明聲光頻譜分析儀輸出信號及噪底圖。

圖4—本發明聲光頻譜分析儀輸出小信號及噪底放大圖。

圖1中，1-激光器；2-偏振器Ⅰ；3-準直擴束器；4-柱面鏡Ⅰ；5-聲光偏轉器；6-柱面鏡Ⅱ；7-凸透鏡；8-偏振器Ⅱ；9-光電檢測器；10-數據處理模塊。

?

具體實施方式

下面結合附圖對本發明進行詳細說明。