[发明专利]一种多选通模式高光束质量的滤光器

说明书

技术领域

本发明属于光学光谱控制、测量、分析领域和光纤元件领域，涉及光束的滤光、分光、二阶色散补偿等领域，尤其涉及一种多选通模式高光束质量的滤光器。

背景技术

目前，在生物化学光谱分析中所使用的滤光元件主要为滤光片和单色仪，这些元件各有各的局限性。对于滤光片而言，普通滤光片的波长选择不可调，难以进行光谱控制；在光谱分析中，要准备多种所需的滤光片，频繁更换滤光片给光谱分析也增大了工作量。其次；当光源的能量较强时，滤光片容易损坏或大大减少使用时间。

对于单色仪而言，其出口为狭缝，也就是说只能获得带通的光，不能获得长通或者短通的光。其次，如果信号光的能量较强，单色仪得到的光的对比度就会较低。在弱光信号快速测量中，探测器的感光面积通常很小，例如雪崩光电二极管(APD)的感光面积半径只有几十个微米甚至更小，常用的单色处理后的光是由狭缝出射，形成条状光斑，很难聚焦成很小的光斑，这就增加了弱光快速测量的难度。另外，单色仪出射的条状光斑也很难耦合到光纤中，这就降低了光束的传播效率。

另外，上述的滤光片和单色仪还会使得脉冲光色散而使得脉宽展宽。

因此，亟需一种易于聚焦、易于光谱控制、高光束质量的并且可以进行色散补偿的滤光器件。

发明内容

本发明的目的在于为光谱控制、测量、分析提供一种高光束质量，可进行二阶色散补偿，具有长通、短通、带通和带阻四种选通模式且波长可调的滤光器，本发明可广泛应用生物、化学分析领域的信号探测和信号分析中。

本发明的多选通模式高光束质量的滤光器，包括：第一色散元件，用于发散初始光束为发散光束，以及用于还原选通光束；第二色散元件，用于将所述发散光束会聚成平行光束和将选通光束会聚；滤光元件，用于对来自所述第二色散元件的所述平行光束，选通所需波长的光束获得所述选通光束，并将所述选通光束反射至所述第二色散元件；控制器，用于控制所述滤光元件选通所需波长的光束；以及光束出入口，用于控制所述初始光束入射至所述第一色散元件、以及用于控制所述第一色散元件还原的所述选通光束出射至所述滤光器外部。

优选地，所述第一色散元件与所述第二色散元件构成色散元件对，所述色散元件对为等腰棱镜对，或者光栅对。

优选地，所述的等腰棱镜对底角大小为适合选通波长的布鲁斯特角，适用于初始光束是线偏振光。

优选地，所述的等腰棱镜对底角大小为适合选通波长的布鲁斯特角和表面镀有适合该波长的增透膜，适用于初始光束是非线偏振光。

优选地，所述的滤光元件可以是挡光板调制器和反射镜、透射式空间光调制器和反射镜、反射式空间光调制器。

优选地，所述的控制器用于控制滤光元件选通光束的波长。

优选地，所述的挡光板调制器，包括第一挡光板、第二挡光板、第一平移台、第一旋转台、第二平移台。所述的第一挡光板固定在第一平移台上，可以在垂直于光束方向上水平移动；所述的第二挡光板固定的第一旋转台上，可以在水平面上旋转；所述的第一平移台和第一旋转台固定在第二平移台上，并且可以再垂直于光束方向上水平移动。

优选地，所述的滤光元件如果是透射式空间光调制器或者反射式空间光调制器，所述的控制器用于控制空间光调制器的透过率和反射率在空间的分布。

优选地，所述的可更换出入口有空间光光阑式和光纤光耦合接口式，包括空间光入射光阑，出射光阑和光纤光入射耦合接口，出射耦合接口，可以根据需要随意切换。

本发明与现有的滤光装置相比，具有以下优点：

1、本发明采用色散元件对，通过调节色散元件对的距离可调整分辨率，通过改变色散元件的插入量或者调节初始光的入射角可对初始光束进行二阶色散补偿，减小初始光束的脉宽；

2、本发明有四个波长选通模式，易于进行光谱控制，可在长通、短通、带通和带阻四种选通模式间自由切换，避免了光谱测量与分析中频繁更换滤光片；

3、本发明可用于大功率光源的滤光，为普通滤光片在大功率下使用寿命较短的问题提供了解决方案，也为大功率下单色仪的分辨率较低提供了解决方案；

4、本发明相比于单色仪，获得的高光束质量的光斑为圆形光斑，易于聚焦，易于耦合到光纤中；

5、本发明简便易行，可进行四个选通模式一体的电动控制，也可根据用户需要进行单一模式的简便控制。

附图说明

图1为根据本发明的多选通模式高光束质量的滤光器的结构示意图；