[發明專利]高分辨多色分束系統及其光子濾波方法

有效

• 申請號: 202011335618.5
• 申請日: 2020-11-25
• 公開（公告）號: CN112394528B
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 金賢敏;竇建鵬
• 申請（專利權）人: 上海思量量子科技有限公司
• 主分類號: G02B27/10
• 分類號: G02B27/10;G02B5/28;G02B6/27
• 代理公司: 南昌金軒知識產權代理有限公司 36129
• 代理人: 孫文偉

本發明涉及光子頻率濾波技術領域，其公開了高分辨多色分束系統及其光子濾波方法，解決了目前由于種種技術困難還沒有多色分束器可以兼顧：高光譜分辨率和高消光比的技術問題，包括若干f分束組件單元，若干f分束組件單元之間并列設置，所述f分束組件單元包括：光隔離器、輔助光路器件和濾波腔，所述f分束組件單元的安裝結構為：將所述輔助光路器件置于所述濾波腔和所述光隔離器之間，安裝時依次安裝光隔離器、輔助光路器件、濾波腔、輔助光路器件、光隔離器、輔助光路器件、濾波腔、輔助光路器件，依照該順序依次安裝。根據以上技術方案，設計一種高分辨率、高消光比的多色分束器，以適應光譜分析技術的發展和市場需求。

技術領域

本發明涉及光子頻率濾波技術領域，更具體地說，它涉及高分辨多色分束系統及其光子濾波方法。

背景技術

在材料成分精細分析、生物弱光探測、光與物質的非經典干涉等領域，我們常常需要將極弱的信號光從背景噪音光子中提取出來，并按照頻率不同進行分離。然而許多噪音光子的頻率和有用的信號光子的頻率非常相近，而且不同類信號光子之間的頻率往往也非常相近，比如其頻率差值只有幾個GHz，甚至只有幾百MHz。目前，商用的光譜分析儀器還不能兼顧高分辨率和高消光比。高分辨率往往也就意味著較低的消光比和較低的信噪比。

在光通信中使用的密集波分復用器，頻率間隔為幾十GHz，這對于上述的高分辨率要求而言間隔不夠精細。在生物醫學方面使用的流式細胞技術，一般采用一系列雙色鏡和濾波片進行級聯以對不同波長的熒光進行分離。雙色鏡和濾波片的分頻間隔大于1納米，雖然能夠滿足常規測試需求，但不能滿足上面所述的高光譜分辨率的要求。頻譜分析儀具有極高的頻譜分辨率，分辨率可以到幾十KHz。然而頻譜分析儀基于的是拍頻原理，需要輸入的光信號具有一定的強度，不適合對較弱的光信號進行分析。對于常規光柵光譜儀，其分頻精度的數量級在0.1納米，頻率分辨率處于幾十GHz的水平。

如今，我們對光子頻率分束器的要求越來越高。在某些場合下(比如光與物質非經典干涉實驗)不僅需要較高的光譜分辨率，還需要消光比高于幾百萬比一，但是一直以來由于種種技術困難還沒有多色分束器可以兼顧：高光譜分辨率和高消光比。因此有必要設計一種高分辨率、高消光比的多色分束器，以適應光譜分析技術的發展和市場需求。

發明內容

針對背景技術中提出的由于種種技術困難還沒有多色分束器可以兼顧：高光譜分辨率和高消光比的技術問題，本發明設計一種高分辨率、高消光比的多色分束器，以適應光譜分析技術的發展和市場需求。

為實現上述目的，本發明提供了如下技術方案：

高分辨多色分束系統，包括若干f分束組件單元，若干f分束組件單元之間并列設置，所述f分束組件單元包括：

光隔離器，所述光隔離器允許光束單向通過，起到干涉消除和級聯f分束組件單元的作用；

輔助光路器件，所述輔助光路器件為透鏡結構且起到光束橫向模式匹配的作用；

濾波腔，所述濾波腔為實心圓柱體結構，所述濾波腔前表面為球面，所述濾波腔的后表面為平面，且前后表面均鍍有高反射率的增反膜；

溫度控制模塊，所述溫度控制模塊對所述濾波腔的溫度進行主動調節和鎖定；

所述f分束組件單元的安裝結構為：將所述輔助光路器件置于所述濾波腔和所述光隔離器之間，安裝時依次安裝光隔離器、輔助光路器件、濾波腔、輔助光路器件、光隔離器、輔助光路器件、濾波腔、輔助光路器件，依照該順序依次安裝。