[發(fā)明專利]大角孔徑單一聲光濾波器二次同向聲光濾波系統(tǒng)及其方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810426673.1
• 申請(qǐng)日: 2018-05-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108681112A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-10-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王號(hào);張春光;張小發(fā);張雙曄;代長(zhǎng)遠(yuǎn);盛振扉;原江偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 福建師范大學(xué)
• 主分類號(hào): G02F1/11
• 分類號(hào): G02F1/11;G02F1/13;G02F1/139
• 代理公司: 福州君誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 35211
• 代理人: 戴雨君

本發(fā)明公開(kāi)大角孔徑單一聲光濾波器二次同向聲光濾波系統(tǒng)及其方法，系統(tǒng)包括依次設(shè)置的光源、光束準(zhǔn)直系統(tǒng)、偏振分束器、聲光濾波系統(tǒng)、光譜探測(cè)系統(tǒng)以及計(jì)算機(jī)控制與分析系統(tǒng)，其還包括光反饋系統(tǒng)和相位延遲系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)控制與分析系統(tǒng)分別連接聲光濾波系統(tǒng)和相位延遲系統(tǒng)，光源的光束依次通過(guò)光束準(zhǔn)直系統(tǒng)和偏振分束器到達(dá)聲光濾波系統(tǒng)，由聲光濾波系統(tǒng)進(jìn)行第一聲光濾波，聲光濾波系統(tǒng)輸出的第一次聲光濾波的光束依次通過(guò)光反饋系統(tǒng)、相位延遲系統(tǒng)再次進(jìn)入偏振分束器，由偏振分束器輸出至聲光濾波系統(tǒng)進(jìn)行第二次聲光濾波后到達(dá)光譜探測(cè)系統(tǒng)，在計(jì)算機(jī)控制與分析系統(tǒng)的控制下進(jìn)行光譜信息的采集、分析和存儲(chǔ)。本發(fā)明利用一個(gè)聲光濾波器可以實(shí)現(xiàn)兩次聲光濾波，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，系統(tǒng)造價(jià)低，控制方便。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光學(xué)濾波領(lǐng)域，尤其涉及大角孔徑單一聲光濾波器二次同向聲光濾波系統(tǒng)及其方法。

背景技術(shù)

聲光可調(diào)濾波技術(shù)在可調(diào)激光技術(shù)領(lǐng)域、光譜分析領(lǐng)域以及空間光學(xué)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。聲光濾波器的種類主要包括：基于聲光晶體的開(kāi)放空間聲光可調(diào)濾波器以及利用光纖技術(shù)的全光纖聲光可調(diào)濾波器，其中，基于聲光晶體的開(kāi)放空間聲光可調(diào)濾波器，因其具有通光范圍寬、透射率高、通光孔徑大以及濾波帶寬窄等優(yōu)勢(shì)，相比全光纖聲光可調(diào)濾波器應(yīng)用更為廣泛。在基于聲光晶體的開(kāi)放空間聲光可調(diào)濾波器中，基于二氧化碲聲光晶體的聲光可調(diào)濾波器具有優(yōu)良的聲光性能，在可見(jiàn)光至近紅外區(qū)域通光性能良好，可以在共線以及非共線兩種模式下進(jìn)行聲光濾波，是聲光濾波領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的聲光濾波器之一。

角孔徑是聲光濾波器重要性能參數(shù)之一，角孔徑?jīng)Q定聲光濾波器對(duì)信號(hào)光的收集能力，角孔徑越大聲光濾波器的集光能力越強(qiáng)，因此提高聲光濾波器的角孔徑十分關(guān)鍵。

帶寬是聲光濾波器的又一重要性能參數(shù)，聲光濾波器的帶寬越窄，其光譜分辨率越高，聲光濾波器對(duì)精細(xì)光譜的識(shí)別能力越強(qiáng)。為了降低聲光濾波器的帶寬，提高聲光濾波器的光譜分辨率，論文《Efficient double-filtering with a single acousto-optictunable filter》提出了利用一個(gè)聲光濾波器對(duì)信號(hào)光進(jìn)行兩次聲光濾波的方法。該方法利用單一聲光濾波器可以對(duì)信號(hào)光進(jìn)行兩次聲光濾波，可以有效降低濾波信號(hào)的帶寬，提升光譜分辨率。但是，由于在兩次聲光濾波過(guò)程中，入射光的偏振態(tài)不同，兩次聲光濾波過(guò)程的角孔徑在空間不重合，導(dǎo)致兩次聲光濾波過(guò)程總的角孔徑明顯減小，使聲光濾波器對(duì)信號(hào)光的收集能力顯著下降。為了克服利用單一聲光濾波器對(duì)信號(hào)光進(jìn)行兩次濾波方法中總的角孔徑減小的問(wèn)題，論文《Spectral resolution enhancement of acousto-optictunable filter by double-filtering》以及專利（基于雙晶體濾波的帶通可調(diào)聲光濾波成像裝置）中提出了利用兩個(gè)聲光濾波器進(jìn)行兩次聲光濾波方法。該方法利用前后放置的兩個(gè)聲光濾波器對(duì)信號(hào)光進(jìn)行兩次聲光濾波，可以有效降低聲光濾波信號(hào)的帶寬，提升光譜分辨率。同時(shí)，通過(guò)對(duì)兩個(gè)聲光濾波器的獨(dú)立設(shè)計(jì)和控制，使兩次聲光濾波過(guò)程中的角孔徑在空間重合，保證了兩次聲光濾波總的角孔徑不下降，在提升聲光濾波器光譜分辨率的同時(shí)，其集光能力不受影響。但是，利用前后放置的兩個(gè)聲光濾波器進(jìn)行兩次聲光濾波，需要制作兩個(gè)聲光濾波器，其裝置成本高。另外，為了保證兩次聲光濾波過(guò)程中的角孔徑在空間重合，要利用兩個(gè)射頻源對(duì)兩個(gè)聲光濾波器進(jìn)行分別控制，操作復(fù)雜。因此，如何能發(fā)明一種裝置簡(jiǎn)單、構(gòu)建成本低的聲光濾波系統(tǒng)，在提升光譜分辨率的同時(shí)，獲得大的角孔徑，是聲光濾波領(lǐng)域關(guān)心的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供大角孔徑單一聲光濾波器二次同向聲光濾波系統(tǒng)及其方法，使兩次聲光濾波過(guò)程的角孔徑空間重合，兩次聲光濾波過(guò)程總的角孔徑不降低，實(shí)現(xiàn)大角孔徑，同時(shí)提升聲光濾波器的光譜分辨率。本發(fā)明利用一個(gè)聲光濾波器可以實(shí)現(xiàn)兩次聲光濾波，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，系統(tǒng)造價(jià)低，控制方便。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：