[发明专利]大孔径双色声光可调滤光器

说明书

本发明属于光电子技术领域，具体涉及一种大孔径双色声光可调滤光器；所述可调滤光器包括氧化碲晶体，所述氧化碲为六棱柱，该六棱柱的侧面包括第一通声面和第二通声面，第一吸声面和第二吸声面以及入光面和出光面；所述入光面位于所述第一通声面和所述第一吸声面之间，所述出光面位于所述第二通声面和第二吸声面之间；在所述第一通声面垂直方向上依次设置有第一键合层、第一换能器以及第一表电极，在所述第二通声面垂直方向上依次设置有第二键合层、第二换能器以及第二表电极；通过采用本发明的大孔径双色声光可调滤光器，可以让入射o光和入射e光同时获得大孔径角；最终使得整机系统的灵敏度越高，成像越清晰，光谱分析越准确。

技术领域

本发明属于光电子技术领域，具体涉及光谱成像与光谱分析的大孔径双色声光可调滤光器(Acousto-optic Tunable Filter，AOTF)。

背景技术

1974年，张以拯(I.C.Chang)采用“切面平行动量匹配条件”理论制成了首个非共线的大孔径角声光可调滤光器。这种非共线型声光可调滤光器具有入射孔径角大、体积小、扫描速度快、调谐范围宽、高和环境适应性好等优点，使得它在光谱成像、快速光谱分析等领域有了广泛的应用。

声光可调滤光器孔径角越大，入射光与超声波发生声光互作用的光能量越多，滤出的衍射光就越多，整机系统的灵敏度越高，成像越清晰，光谱分析越准确。

大孔径角声光可调滤光器的声光介质主要采用的是氧化碲晶体。氧化碲晶体是双折射晶体，其o光和e光的折射率是不一样的。在设计大孔径角声光可调滤光器时，对于同一个入射极角θ，入射o光需要的最佳超声极角是θ，入射e光需要的最佳超声极角是θ，θ和θ是不一样的，不一样的根源是o光和e光的折射率不同(o光和e光的折射率一样的晶体无法制作大孔径角声光可调滤光器)。

常用的大孔径角声光可调滤光器都是针对入射e光设计的，人们已经推导出了入射e光大孔径角声光可调滤光器的系列计算公式：超声极角公式、孔径角公式、频率与波长的关系式等，还没有人推导入射o光大孔径角声光可调滤光器的计算公式。

当需要一个声光可调滤光器同时对入射o光和入射e光进行滤光(双色滤光)时，目前采用的是同一个超声极角θ，而没有分别对入射o光和入射e光进行设计，这样的优点是工艺简单，缺点是不能让入射o光和入射e光同时获得大孔径角。实验表明，如果入射o光和入射e光都采用同一个超声极角，只能让一个入射光(入射o光或入射e光)获得大孔径角(设为γ)，另一个入射光的孔径角只能达到γ的一半。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明提出了大孔径双色声光可调滤光器，可以让入射o光和入射e光同时获得大孔径角。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种大孔径双色声光可调滤光器，所述可调滤光器包括氧化碲晶体1，所述氧化碲晶体1为六棱柱，该六棱柱的侧面包括第一通声面5和第二通声面12，第一吸声面2和第二吸声面9以及入光面4和出光面11；所述入光面4位于所述第一通声面5和所述第一吸声面2之间，所述出光面11位于所述第二通声面12和第二吸声面9之间；在所述第一通声面5垂直方向上依次设置有第一键合层8、第一换能器7以及第一表电极6，在所述第二通声面12垂直方向上依次设置有第二键合层13、第二换能器14以及第二表电极15；其中，第一键合层8与第一通声面5直接连接；第二键合层13与第二通声面12直接连接。

进一步的，所述可调滤光器内还包括入射光路，所述入射光路垂直于所述入光面4，入射o光和入射e光共用所述入射光路；从所述入射光路中分别发射出入射e光和入射o光；计算出入射e光需要的最佳超声极角θ_e以及入射o光需要的最佳超声极角θ_o；入射o光与第二超声波10发生声光互作用产生的衍射e光；入射e光与第一超声波3发生声光互作用产生的衍射o光；并分别确定出入射e光和入射o光的水平孔径角和竖直孔径角；其中，入射光路与第一光轴[001]之间的夹角为θ_i，即入射极角为θ_i。