[發明專利]一種電壓控制等離子可調光學濾波器

在審

• 申請號: 201710224043.1
• 申請日: 2017-04-07
• 公開（公告）號: CN107305296A
• 公開（公告）日: 2017-10-31
• 發明（設計）人: 托馬斯·雷德福·薩默;威廉·卡丹尼斯
• 申請（專利權）人: II-VI有限公司
• 主分類號: G02F1/01
• 分類號: G02F1/01
• 代理公司: 北京市煒衡律師事務所11375
• 代理人: 許育輝

技術領域

本發明涉及一種關于儀器應用中的光學濾波器，特別是中心波長和波長帶寬可變的電壓調制光學濾波器。

背景技術

熒光顯微術常用三個分立光學濾波器：一個激發光濾波器用于從系統的照明光源選出合適波長光，一個發射濾波器限制探測器接收的從被照射樣品發出的熒光波長光譜，一個二向色性濾波器位于激發光濾波器和樣品之間，同時也位于樣品與發射濾波器之間。二向色性濾波器用于從發射光波段中分離出激發光波段。拉曼光譜術用類似濾波器組合。流式細胞術用大量分立發散濾波器來提取通過儀器的細胞“流”的特定波長相關信息。

上述這些成像系統中的濾波器元件需具有極好的性能來獲取準確的測量結果。特別是當今的高光譜熒光顯微術提供了多光譜段信號采集產生連續光譜輸出。不同于傳統光譜術，高光譜顯微術需要使用各種不同濾波器。已有技術集合了光柵、棱鏡和機械可調濾波器，提供所需帶寬內的特征。但存在信號丟失問題，流式細胞術使用大量分立濾波器也有相同顧慮。

當前為這些用途而創造可調光學濾波器的嘗試依賴于機械結構，如馬達或微機電器件。這些方案的局限性包括移動部件，元件間角度錯位和較低響應時間，限制了這些機械結構的有效應用。基于聲光結構的可調濾波器也被開發，但已知也存在響應較慢和體積大，而且可調波長范圍也有限制。于是，各種不同應用的專業領域需要可調光學濾波器具有較快響應時間，寬調制范圍。

已有技術中的需要由本發明實現，包括儀器應用中的光學濾波器，特別是電壓調制光學濾波器，中心波長和帶寬獨立可變，能夠為各種儀器應用提供實時，高速變化濾波響應。

發明內容

本發明中含有系列短波通濾波器(SWP)和長波通濾波器(LWP)，濾波器由電壓分別獨立控制。施加電壓改變相應濾波器的濾波響應。獨立調制短波通濾波器和長波通濾波器的能力允許他們的系列組合可以改變中心波長(CWL)和帶寬(BW)。

具體實例中，發明的電壓調制濾波器用于熒光顯微系統的激發光濾波器。在本實例中，可控制加在短波通和長波通濾波器上的電壓，產生窄帶寬濾波器響應，在大光譜范圍內調諧中心波長。這種改變激發濾波器中心波長的能力簡化了用戶改變評估特定染料的能力，也提供了高光譜激發的應用，而不需要已有技術那樣的濾波器件的物理變化。

在另一個實例中，發明的電壓可調光學濾波器用作熒光光譜系統中的發射濾波器。在本實例中，調節電壓控制短波通和長波通濾波器，來改變中心波長和帶寬響應，從而找到儀器探測器接收到最大輸出功率的波長范圍。

在另一個實例中，發明的電壓可調光學濾波器用作二向色性濾波器，具有從發射光波長中分離出激發光波長的功能，并在激發光和發射光的其中之一或全部的中心波長和帶寬發生變化時，保持激發光和發射光分離。

其它實例應用電壓可調光學濾波器組合實現這些系統中包括兩個或多個特定濾波器。各種儀器從本發明濾波器的應用中受益，包括拉曼光譜儀，流式細胞儀，和相類似的儀器。

本發明的一個特定實例由電壓控制可調光學濾波器構成，包含短波通(SWP)濾波器規定呈現選定截止波長λ_S和長波能濾波器(LWP)規定呈現選定截止波長λ_L，λ_L小于λ_S，其中短波通等離子濾波器和長波通等離子濾波器中至少有1個呈現電壓控制光譜響應，短波通和長波通等離子濾波器組合生成可調光學濾波器，呈現截止波長λ_L和λ_S之間的波長范圍，依靠選定λ_L和λ_S數值，實現中心波長可調，帶寬獨立可調。

本發明的其它特定實例可呈現為光學成像系統包含至少1個電壓控制可調光學濾波器，系統包含短波通(SWP)濾波器，規定呈現選定截止波長λ_S和長波能濾波器(LWP)規定呈現選定截止波長λ_L，λ_L小于λ_S，其中短波通等離子濾波器和長波通等離子濾波器中至少有1個，呈現電壓控制光譜響應，短波通和長波通等離子濾波器組合生成可調光學濾波器，呈現截止波長λ_L和λ_S之間的波長范圍，依靠選定λ_L和λ_S數值，實現中心波長可調，帶寬獨立可調。