[发明专利]一种带通可调的滤光器及滤光方法

说明书

本发明公开了一种带通可调的滤光器及滤光方法，所述的滤光器包括计算机控制与分析系统和沿光路依序设置的宽带光源、光准直系统、起偏器、声光滤光系统及光谱检测系统，所述的计算机控制与分析系统分别与声光滤光系统和光谱检测系统连接，结合本发明方法，本发明方案解决了利用传统声光滤光器进行滤光过程中无法连续调节滤光带通的不足，通过控制射频源输出的射频信号频率值以及声光滤光器的入射光极角，可以实现滤光带通的连续调节，该带通可调滤光器稳定性好，操控简单，适合多种应用场合。

技术领域

本发明属于光学滤光领域，具体涉及一种带通可调的滤光器及滤光方法。

背景技术

光学滤光器在光谱分析以及光学成像等领域都有着广泛的应用。光学滤光器因其原理不同包括色散型、吸收型等不同种类。其中，色散型滤光器包括光学三棱镜以及光栅等；吸收型滤光器有光学带通滤光片等。其中，利用三棱镜进行滤光时，宽带光经过三棱镜后，滤光信号光谱在空间连续分布，不易提取特定波长以及带宽的光谱成分；利用光栅进行滤光时，滤光装置相对复杂，光栅造价高，对工作环境要求较高，滤光过程耗时长，不方便维护，应用成本高；利用带通滤光片进行滤光时，滤光信号的带宽以及中心波长等参数固定，无法调节，灵活性差。另外，液晶可调滤光器作为一种新型可调滤光器，通过电信号控制，可以实现滤光信号中心波长的连续调谐，操作灵活，但是，其滤光信号带宽较宽，往往在10nm以上，光谱分辨率差，在光谱分析以及光谱成像等领域的应用受到限制。目前，利用声光滤光器的滤光技术可以实现nm量级的光谱分辨率，通过控制加载在声光滤光器上射频信号的频率可以实现滤光信号光中心波长的大范围快速调谐，操作方便灵活，在光谱分析、超光谱成像等领域得到了广泛的应用。相关领域，论文《一般相位匹配条件下声光可调谐滤波器系统的理论分析》和发明专利(一种与入射光的偏振态无关的可调谐光滤波器)提出了基于二氧化碲晶体的可调滤光装置及技术。基于声光技术的滤光装置为全电控制，通过改变加载到声光滤光器上射频信号的频率来控制滤光信号的中心波长，操作简单。但是目前声光滤光器在确定的滤光信号光中心波长处，其带通无法调节，使其应用灵活性受到限制。如果开发出一种在任意中心波长下，带通可调的滤光装置，将会推动声光滤光技术相关领域的更广泛应用。

发明内容

基于现有技术的情况，本发明的目的是克服上述不足，利用声光作用的角度敏感性，在声光滤光过程中，通过同时调节加载到声光滤光器上的射频信号频率以及声光滤光器的入射光极角，在保证声光滤光信号光中心波长不变的情况下，对其带通进行连续调节。

为了实现上述的技术目的，本发明采用的技术方案为：

一种带通可调的滤光器，其包括计算机控制与分析系统和沿光路依序设置的宽带光源、光准直系统、起偏器、声光滤光系统及光谱检测系统，所述的计算机控制与分析系统分别与声光滤光系统和光谱检测系统连接；其中，宽带光源提供声光滤光过程所需宽带光，光准直系统接收来自宽带光源的宽带光后，经缩束及准直后形成平行光束，平行光束经起偏器后进入声光滤光系统进行声光滤光，经声光滤光系统出射的正一级衍射光束，即滤光光束，由光谱检测系统接收，光谱检测系统在计算机控制与分析系统的控制下对正一级衍射光束的光谱进行探测、分析和存储，声光滤光系统在计算机控制与分析系统的控制下实现滤光信号带通的连续调节，形成完整的光路-光信号连接。

进一步，所述的宽带光源为卤素灯。

进一步，所述的光准直系统由消色散的双胶合凸透镜和消色散的双胶合凹透镜组成。来自宽带光源的光束经光准直系统汇聚并准直后形成平行光束，平行光束进入起偏器进行偏振控制。

进一步，所述的起偏器为光学偏振片，来自光准直系统的平行光束经起偏器后变为线偏振光束。