[发明专利]基于宽光谱分束合束的波长可调节光源构建方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光源构建方法，特别是一种基于宽光谱分束合束的波长可调节非 相干光源构建方法，主要用于光电检测、光学照明、光学加工、光学显微、光学微操纵、光谱 技术、光学测量、光化学、光学成像、激光医学、光学投影、光学编码、荧光激发等领域中的光 源。

背景技术

物理学上光源指能发出一定波长范围的电磁波的物体，电磁波包括可见光与紫外 线、红外线、x射线等不可见光，光源通常指能发出可见光的发光体。光源种类很多，例如，热 辐射光源指的是电流流经导电物体，使之在高温下辐射光能的光源，包括白炽灯和卤钨灯 两种；气体放电光源指电流流经气体或金属蒸气，使之产生气体放电而发光的光源，气体放 电有弧光放电和辉光放电两种；电致发光光源指在电场作用下，使固体物质发光的光源。它 将电能直接转变为光能。光源广泛应用于光电检测、光学照明、光学加工、光学显微、光学微 操纵、光谱技术、光学测量、光化学、光学成像、激光医学、光学投影、光学编码、荧光激发等 领域，发挥着至关重要的作用。

在先技术中，存在一种波长可调节光源构建方法，参见美国专利，专利名称： Coherentwavelengthtunablelaserapparatus，发明人：KiHongYoon等五人，专利号： US9099839B1，专利授权时间：2015年08月04日，虽然存在一定的特点，但是仍然存在本质不 足，1）利用激光谐振腔几何结构调节输出波长，调节增益实现增益大于损耗，达到激光输 出，系统复杂，光源构建方法实现难度大；2）受限于增益介质本质增益特性，系统波长调节 范围有限；3）光源系统构建后不易调整，并且对机械定位要求高，系统构建以及波长调节灵 活性差，功能可扩充性不强，智能化程度低；4）本系统实现激光光束输出，本质上无法实现 非相干光束输出，此光源构建方法在本质上不能用于构建波长可调节非相干光源。

发明内容

本发明的目的在于针对上述技术的不足，提供一种基于宽光谱分束合束的波长可 调节光源构建方法，具有构建方法简单、方法容易实现、波长可调节范围大、波长调节灵活、 功能易于扩充、智能化程度高、可实现非相干光束输出、稳定性高、使用便利等特点。

本发明的技术方案是：一种基于宽光谱分束合束的波长可调节光源构建方法，其 步骤为：1）宽光谱光源经过色散元件在波长维度上进行空间域展开，在宽光谱光源输出端 分光进行功率控制；2）光场分束，构成空间上波长分散准直光束；3）利用空间位置可调节夹 缝进行波长通过选择，在可调节夹缝透过光场出进行分束对波长进行检测，4）利用色散元 件反向作用原理，将所选波长光束导入固定输出光路上，实现波长可调节光源的构建。

所述步骤1）的具体步骤：宽光谱光源在驱动部件控制下出射光束，宽光谱光源出 射光束的光路上设置光束调整部件、第一分光元件，光束调整部件调节光束参数或传播特 性，对光束进行整形，达到准直传播要求，第一分光元件将光源出射光束部分能量分束，由 功率光电探测器接受，作为宽光谱光源出射光强功率稳定控制的反馈信号，控制宽光谱光 源输出功率稳定；

所述步骤2)的具体步骤：宽光谱分束元件将入射准直宽光谱光束在空间上按照波长 进行分束，发生色散行为，形成发散多波长光束，分束后光束经过光束准直组件进行准直， 构成空间上波长分散准直光束；

所述步骤3)的具体步骤：在空间上波长分散准直光束光路上设置有可移动空间滤波 器，允许射在空间滤波器上通光孔的光束通过，在位移控制器的驱动控制下，移动空间滤波 器位置，实现所需要波长光束的通过，同时在空间滤波器的光束出射一侧光路上设置有第 二分光元件，第二分光元件与空间滤波器相互刚性连接，分出光束由光谱探测部件检测，对 空间滤波器出射光束波长进行验证；

所述步骤4)的具体步骤：空间滤波器出射光束经过会聚组件改变光束传播方向，射向 宽光谱合束元件，经过步骤3）进行不同波长选择输出时，经过宽光谱合束元件后，均由宽光 谱合束元件同一输出点出射，并且出射方向相同；控制分析单元与功率光电接收器、位移控 制器、光谱探测部件相连接，对所选波长输出功率和波长进行闭环控制，实现高性能波长可 调节光源。

所述的步骤1)中宽光谱光源为氙灯、钨灯、自然发光体、多波长激光系统或可调谐 激光器中的任一种。