[發明專利]一種具有大角孔徑的窄帶聲光可調濾波系統及其方法

在審

• 申請號: 201810426665.7
• 申請日: 2018-05-07
• 公開（公告）號: CN108919525A
• 公開（公告）日: 2018-11-30
• 發明（設計）人: 王號;張春光;盛振扉;代長遠;張雙曄;張小發;原江偉
• 申請（專利權）人: 福建師范大學
• 主分類號: G02F1/11
• 分類號: G02F1/11;G01J3/02
• 代理公司: 福州君誠知識產權代理有限公司 35211
• 代理人: 戴雨君

本發明公開一種具有大角孔徑的窄帶聲光可調濾波系統及其方法，系統包括依次設置的光源、光束準直系統、第一偏振分束器、聲光濾波系統、第二偏振分束器、光反饋系統、光譜探測系統以及計算機控制與分析系統，計算機控制與分析系統還連接聲光濾波系統，光源的光束依次通過光束準直系統、第一偏振分束器、聲光濾波系統和第二偏振分束器，由第二偏振分束器偏折輸出至光反饋系統，光反饋系統將光束再次依次通過第一偏振分束器、聲光濾波系統和第二偏振分束器到達光譜探測系統，在計算機控制與分析系統的控制下進行光譜信息的采集、分析和存儲。本發明的結構簡單，成本低，控制方便。

技術領域

本發明涉及聲光濾波領域，尤其涉及一種具有大角孔徑的窄帶聲光可調濾波系統及其方法。

背景技術

聲光濾波技術在光譜學、激光技術以及光學成像等領域都有廣泛的應用。基于二氧化碲晶體的聲光可調濾波器具有優良的聲光性能，在可見光至近紅外區域通光性能良好，可以在共線以及非共線兩種模式下進行聲光濾波，是聲光濾波領域應用最為廣泛的聲光濾波器之一。

基于二氧化碲聲光晶體的聲光濾波器重要性能指標之一是其角孔徑。角孔徑決定聲光濾波器對信號光的收集能力，角孔徑越大聲光濾波器的集光能力越強，在超光譜成像等領域，聲光濾波器的角孔徑大小對于成像的信噪比影響顯著。

對于確定的基于二氧化碲聲光晶體的聲光濾波器，在非共線聲光作用條件下，其角孔徑隨著濾波信號中心波長變化很小，對于確定的濾波信號中心波長，角孔徑確定，無法調節。

聲光濾波器的另一個關鍵指標是其光譜分辨率，為了獲得高譜分辨率，可以采用論文《Spectral resolution enhancement of acousto-optic tunable filter bydouble-filtering》以及專利（基于雙晶體濾波的帶通可調聲光濾波成像裝置）中提出的兩次聲光濾波方法。利用級聯的兩個聲光濾波器對信號光進行兩次聲光濾波，可以有效降低聲光濾波信號的帶寬，提升光譜分辨率。同時，通過對兩個聲光濾波器的獨立設計，利用級聯的兩個聲光濾波器對信號光進行兩次聲光濾波總的角孔徑與單一聲光濾波器的角孔徑相當，保證在光譜分辨率提升的同時，其集光能力不下降。但是，利用級聯的兩個聲光濾波器對信號光進行兩次聲光濾波的過程中，需要對兩個聲光濾波器進行單獨控制，操作復雜。另外，由于需要制作兩個聲光濾波器，系統造價高。

因此，論文《Efficient double-filtering with a single acousto-optictunable filter》提出了利用一個聲光濾波器對信號光進行兩次聲光濾波的方法。該方法克服了利用級聯的兩個聲光濾波器對信號進行兩次聲光濾波方法的不足，利用單一聲光濾波器可以對信號光進行兩次聲光濾波，該方法可以有效降低濾波信號的帶寬，提升光譜分辨率。但是，由于兩次聲光濾波過程中，入射光的偏振態不同，兩次聲光濾波的角孔徑在空間不重合，導致兩次聲光濾波總的角孔徑明顯減小，使聲光濾波器對信號光的收集能力顯著下降。因此，如何在提升聲光濾波器光譜分辨率的同時，獲得大的角孔徑是聲光濾波領域關心的問題。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種具有大角孔徑的窄帶聲光可調濾波系統及其方法，利用單一聲光濾波器，結合光反饋裝置，使兩次聲光濾波過程，光束進入聲光濾波器的入射角不同，確保第二次聲光濾波過程的角孔徑與第一次聲光濾波過程的角孔徑在空間上重合，兩次聲光濾波過程具有大角孔徑，同時，有效降低了聲光濾波信號的帶寬，提升了光譜分辨率。該系統結構簡單，成本低，控制方便。

本發明采用的技術方案是：