本發(fā)明涉及光電設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種采用單個(gè)聲光可調(diào)諧濾波器并使用特殊光路對(duì)光進(jìn)行二次過(guò)濾、增加了光譜分析系統(tǒng)的譜分辨率并抑制了旁瓣的一種用于光譜分析系統(tǒng)的光過(guò)濾裝置。

背景技術(shù)：

聲光可調(diào)諧濾波器aotf是一種固體電調(diào)帶通濾波器，利用了各向異性介質(zhì)中的聲光原理，以雙折射量隨角度的變化來(lái)補(bǔ)償因角度變化所引起的動(dòng)量失配，能夠從入射光源中選擇、透射出單一波長(zhǎng)的光。聲光可調(diào)諧濾波器aotf的基本結(jié)構(gòu)有聲光介質(zhì)、電-聲換能器陣列和聲終端三部分，當(dāng)射頻信號(hào)加到換能器上時(shí)，激勵(lì)出超聲波并耦合到聲光介質(zhì)中；當(dāng)自然光以一定的入射角入射到該聲光介質(zhì)時(shí)，由于聲光相互作用，入射光被衍射成兩束正交的線偏振光，即尋常光(o光)和非尋常光(e光)，改變超聲波頻率，兩偏振光波長(zhǎng)也將相應(yīng)改變。通過(guò)改變作用在aotf電-聲換能器上的射頻信號(hào)來(lái)控制透射光的波長(zhǎng)(被濾出的一級(jí)衍射光)，根據(jù)波長(zhǎng)范圍來(lái)改變載波頻率，就能夠得到全范圍的光譜分析；通過(guò)調(diào)節(jié)射頻信號(hào)的幅度，也能調(diào)節(jié)透射光(濾出光)強(qiáng)度。光譜分析系統(tǒng)的性能主要由波長(zhǎng)調(diào)諧范圍、光譜分辨率、旁瓣決定，由于光的衍射作用，光譜分析系統(tǒng)中探測(cè)到的在某個(gè)特定位置的光在頻域表現(xiàn)為一個(gè)主頻率的峰，除此之外在主頻率的峰兩側(cè)還有一些次級(jí)小峰，這就是所謂旁瓣。為了提高譜分辨率，現(xiàn)有技術(shù)使用兩個(gè)串聯(lián)的aotf，一個(gè)aotf的光譜分辨率是sinc²的函數(shù)，則光經(jīng)過(guò)兩個(gè)串聯(lián)的aotf后光譜分辨率是sinc⁴的函數(shù)，現(xiàn)有技術(shù)的兩個(gè)aotf串聯(lián)結(jié)構(gòu)明顯過(guò)于復(fù)雜了。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明采用單個(gè)聲光可調(diào)諧濾波器aotf，改變并簡(jiǎn)化了現(xiàn)有技術(shù)中兩個(gè)聲光可調(diào)諧濾波器串聯(lián)的結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

所述一種用于光譜分析系統(tǒng)的光過(guò)濾裝置主要包括起偏器、偏振束分光器、聲光可調(diào)諧濾波器、探測(cè)器、平面鏡、第一次濾出光、第二次濾出光，光線經(jīng)過(guò)所述起偏器后以非尋常偏振態(tài)的e光射出，在經(jīng)過(guò)所述偏振束分光器后進(jìn)入所述聲光可調(diào)諧濾波器，所述聲光可調(diào)諧濾波器中的聲光相互作用使得入射光產(chǎn)生衍射，濾出光波長(zhǎng)與對(duì)所述聲光可調(diào)諧濾波器施加的聲頻f的關(guān)系有其中ce＝-cos(θe-γ)，do＝-sin²θo，de＝sin²θe，式中va是聲波速率，λe為入射的e光的中心波長(zhǎng)，λo為入射的o光的中心波長(zhǎng)，no是所述聲光可調(diào)諧濾波器對(duì)o光的折射率，ne是所述聲光可調(diào)諧濾波器對(duì)e光的折射率，θo和θe分別是o光和e光的入射光與所述聲光可調(diào)諧濾波器中晶體光軸的夾角，γ是聲入射角；所述平面鏡包括平面鏡i和平面鏡ii，所述聲光可調(diào)諧濾波器、所述探測(cè)器、所述平面鏡i和平面鏡ii的位置均能夠調(diào)節(jié)，能夠通過(guò)調(diào)節(jié)所述聲光可調(diào)諧濾波器的位置來(lái)改變其與入射光的角度，調(diào)節(jié)所述平面鏡i和平面鏡ii位置，能夠使得所述第一次濾出光再次進(jìn)入所述聲光可調(diào)諧濾波器，所述探測(cè)器能夠收集所述第二次濾出光，所述裝置能夠?qū)膺M(jìn)行二次過(guò)濾。

所述第一次濾出光被所述平面鏡i和平面鏡ii反射后又通過(guò)所述偏振束分光器，又重新進(jìn)入所述聲光可調(diào)諧濾波器，再次進(jìn)入所述聲光可調(diào)諧濾波器的光需要經(jīng)過(guò)精密準(zhǔn)直以保證入射角不變，最終，所述第一次濾出光被所述聲光可調(diào)諧濾波器再次衍射為非尋常態(tài)并分離出來(lái)，即所述第二次濾出光，由所述探測(cè)器測(cè)量。

本發(fā)明的二次過(guò)濾方法的光譜響應(yīng)，正比于第一次e光入射時(shí)的光譜響應(yīng)與第二次o光入射時(shí)的光譜響應(yīng)的乘積f＝(k，δ)∝feo(k)×foe(k+δ)，其中f是總光譜響應(yīng)，feo是第一次e光入射時(shí)的光譜響應(yīng)，foe是第二次o光入射時(shí)的光譜響應(yīng)。

使用所述一種用于光譜分析系統(tǒng)的光過(guò)濾裝置的實(shí)驗(yàn)步驟為：

一.確定需要分析的光譜范圍，即進(jìn)入光譜分析系統(tǒng)的光的波長(zhǎng)范圍；

二.根據(jù)上述光譜范圍，確定所述聲光可調(diào)諧濾波器的聲波頻率等具體參數(shù)；

三.調(diào)節(jié)所述平面鏡i和平面鏡ii位置，使得所述第一次濾出光再次進(jìn)入所述聲光可調(diào)諧濾波器；

四.調(diào)整所述探測(cè)器的位置，使其能收集所述第二次濾出光；

五.調(diào)節(jié)所述聲光可調(diào)諧濾波器與入射光的角度，尋找合適的δ值，即第一次濾出光與第二次濾出光的中心波長(zhǎng)的差值，以在提高光譜分辨率的同時(shí)，能夠保證所述第二次濾出光在光譜中心頻率的峰足夠強(qiáng)，其原理是，所述聲光可調(diào)諧濾波器中聲頻f和入射角的關(guān)系：在一定的聲頻f下，o光和e光在以相同的入射角入射時(shí)通常濾出波的波長(zhǎng)是不同的，也就是說(shuō)，只有在某個(gè)特定的聲頻值，o光和e光的濾出光的波長(zhǎng)接近，即δ接近為零，才能經(jīng)過(guò)后續(xù)光路中的窄帶濾光片，才能同時(shí)收集o光和e光，以提高光譜分辨率。由于δ與入射光的入射角有關(guān)，可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)所述聲光可調(diào)諧濾波器來(lái)控制入射角，以使得δ接近為零。但是δ的變化會(huì)導(dǎo)致第二次濾出光在其中心頻率的峰強(qiáng)的變化，因此需要尋找合適的δ值，從而達(dá)到光譜分辨率和濾出光的光強(qiáng)都滿足要求。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明采用單個(gè)聲光可調(diào)諧濾波器aotf，簡(jiǎn)化了現(xiàn)有技術(shù)中兩個(gè)aotf串聯(lián)的結(jié)構(gòu)，能夠使得非尋常入射光的光損失最小化，使用本裝置的特殊光路對(duì)光進(jìn)行二次過(guò)濾，增加了光譜分析系統(tǒng)的譜分辨率并抑制了旁瓣。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合本發(fā)明的圖形進(jìn)一步說(shuō)明：

圖1是本發(fā)明示意圖。

圖中，1.起偏器，2.偏振束分光器，3.聲光可調(diào)諧濾波器aotf，4.探測(cè)器，5.平面鏡i，6.平面鏡ii，7.第一次濾出光，8.第二次濾出光。

具體實(shí)施方式

如圖1是本發(fā)明示意圖，主要包括起偏器1、偏振束分光器2、聲光可調(diào)諧濾波器3、探測(cè)器4、平面鏡、第一次濾出光7、第二次濾出光8，光線經(jīng)過(guò)所述起偏器1后以非尋常偏振態(tài)的e光射出，在經(jīng)過(guò)所述偏振束分光器2后進(jìn)入所述聲光可調(diào)諧濾波器3，所述聲光可調(diào)諧濾波器3中的聲光相互作用使得入射光產(chǎn)生衍射，濾出光波長(zhǎng)與對(duì)所述聲光可調(diào)諧濾波器3施加的聲頻f的關(guān)系有其中ce＝-cos(θe-γ)，do＝-sin²θo，de＝sin²θe，式中va是聲波速率，λe為入射的e光的中心波長(zhǎng)，λo為入射的o光的中心波長(zhǎng)，no是所述聲光可調(diào)諧濾波器3對(duì)o光的折射率，ne是所述聲光可調(diào)諧濾波器3對(duì)e光的折射率，θo和θe分別是o光和e光的入射光與所述聲光可調(diào)諧濾波器3中晶體光軸的夾角，γ是聲入射角；所述平面鏡包括平面鏡i5和平面鏡ii6，所述聲光可調(diào)諧濾波器3、所述探測(cè)器4、所述平面鏡i5和平面鏡ii6的位置均能夠調(diào)節(jié)，能夠通過(guò)調(diào)節(jié)所述聲光可調(diào)諧濾波器3的位置來(lái)改變其與入射光的角度，調(diào)節(jié)所述平面鏡i5和平面鏡ii6位置，能夠使得所述第一次濾出光7再次進(jìn)入所述聲光可調(diào)諧濾波器3，所述探測(cè)器4能夠收集所述第二次濾出光8，所述裝置能夠?qū)膺M(jìn)行二次過(guò)濾。

所述第一次濾出光7被所述平面鏡i5和平面鏡ii6反射后又通過(guò)所述偏振束分光器2，又重新進(jìn)入所述聲光可調(diào)諧濾波器3，再次進(jìn)入所述聲光可調(diào)諧濾波器3的光需要經(jīng)過(guò)精密準(zhǔn)直以保證入射角不變，最終，所述第一次濾出光7被所述聲光可調(diào)諧濾波器3再次衍射為非尋常態(tài)并分離出來(lái)，即所述第二次濾出光8，由所述探測(cè)器4測(cè)量。

本發(fā)明的二次過(guò)濾方法的光譜響應(yīng)，正比于第一次e光入射時(shí)的光譜響應(yīng)與第二次o光入射時(shí)的光譜響應(yīng)的乘積f＝(k，δ)∝feo(k)×foe(k+δ)，其中f是總光譜響應(yīng)，feo是第一次e光入射時(shí)的光譜響應(yīng)，foe是第二次o光入射時(shí)的光譜響應(yīng)。