自參考聲光可調諧濾光器衍射性能測試方法及裝置製造方法
2023-11-11 12:06:32 2
自參考聲光可調諧濾光器衍射性能測試方法及裝置製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種自參考聲光可調諧濾光器衍射性能測試方法及裝置，該裝置由波長可調諧雷射器、中性密度濾光片、格蘭稜鏡、二維電動轉臺和能量計組成，用於聲光可調諧濾光器的衍射效率等性能的測試。該發明基於AOTF晶體特性，利用驅動後產生的0級光和衍射光實現自參考，結合能量計探頭交替測試的方法，有效消除光能不穩定性及能量計探頭響應不一致的影響，光路簡便易操作地實現寬譜段高精度的性能測試。
【專利說明】自參考聲光可調諧濾光器衍射性能測試方法及裝置
【技術領域】:
[0001]本發明涉及光學測量技術，具體指一種利用聲光器件自身特性實現光能參考的聲光可調諧濾光器衍射性能測試方法及裝置，用於聲光可調諧濾光器的衍射效率等衍射性能的測試。
【背景技術】:
[0002]聲光可調諧濾光器(Acousto-optic tunable filter,A0TF)是一種窄帶可調諧濾光器，它是根據聲光作用原理製成的分光器件。通過改變施加在晶體上的射頻驅動的頻率選擇分光波長，從而實現波長掃描。目前該技術已廣泛應用於非成像及成像光譜儀器。
[0003]AOTF的分光原理:如附圖1所示，當一束複色光通過一個高頻振動的具有光學彈性的晶體時，某一波長的單色光將會在晶體內部產生衍射，以一定角度從晶體中透射出來，未發生衍射的複色光則沿原光線傳播方向直接透射過晶體，由此達到分光的目的。當晶體振動頻率改變時，可透射單色光的波長也相應改變。AOTF衍射性能包括衍射效率、光譜解析度等，對AOTF衍射性能的測試通常需要實現全波段覆蓋。
[0004]利用雷射作為光源，採用能量接收系統對零級及衍射光能進行測量及計算，從而得出AOTF的衍射效率，是可行手段之一。但該手段由於雷射器的單色性限制無法滿足AOTF連續譜段測試的需求。利用波長可調諧雷射器作為連續可調光源是另一種可行的解決方式(專利CN101706361)，該方法通過光源的連續可調性，並利用分束鏡降低光能不穩定性對測試精度的影響，可以實現寬波段及較高精度的測試。但是該方法也存在其局限性，主要為:O寬譜段測試時需要切換適應不同譜段的分束鏡，同時為保證測試精度需要測試該分束鏡的波長-分束曲線，費時費力；2)當對AOTF器件的± I級中的某一級(如+1級)完成測試後，對另一級(如-1級)需要額外的安裝夾器，並要重新調整光路，便利性及一致性較差；3)基矢偏差及分束鏡自身的性能穩定性均將影響測試精度。
【發明內容】
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[0005]本發明的目的是提供一種利用待測聲光器件自身特性實現光能參考的聲光可調諧濾光器衍射性能測試方法及裝置，與現有技術相比，可進一步簡化系統，在提高測試精度及系統穩定性的同時實現高效率測試。
[0006]如圖1所示，根據聲光效應及聲光晶體特性，當一束複色光通過聲光可調濾光器時，該複色光分成二束線偏振光，一束為ο光，一束為e光。晶體加上射頻頻率後，其中e光發生衍射後，形成+1級衍射光及O級光；0光同時也發生衍射，形成-1級衍射光及O級光。上述的現有技術測試時，其雷射器為線偏振光，該線偏振光的基矢無可調功能，當測試+1級衍射光與-1級衍射光時，二者入射待測晶體的基矢相差90°相位，需要重新調整光路以匹配。另外，基矢存在的偏差影響測試精度。
[0007]本發明:1)利用待測AOTF晶體的ο光衍射後的-1級衍射光及O級光能總量與入射ο光一致，e光衍射後的+1級衍射光及O級光能總量也與入射e光一致的特性，通過交替測試消除光源及探測器不穩定對測量精度的影響，即簡化光路又減小測試誤差；2)採用寬譜段格蘭稜鏡及其旋轉調整夾器切換並微調入射線偏振光相位，在提高效率的同時適應土 I級衍射性能測試需求並降低偏振基矢偏差對測試精度的影響。
[0008]如附圖3所示，本發明以波長可調諧雷射器I作為測試光源，光束依次通過中性密度濾光片2和格蘭稜鏡3後形成單波長線偏振光，通過調整二維轉動平臺4從而垂直入射到A0TF51，由射頻驅動器52對A0TF51施加射頻驅動後，由第一能量計探頭61接收O級光，第二能量計探頭62接收驅動後產生的衍射光，然後交替由第一能量計探頭61接收驅動後產生的衍射光，第二能量計探頭62接收O級光完成測試。通過調整格蘭稜鏡實現入射至A0TF51的線偏振光的偏振態90°相位的改變，從而實現±1級衍射光的切換，實現二者的測試。
[0009]具體方法:調整波長可調諧雷射器的波長，對A0TF51施加一定射頻驅動，第一能量計探頭61接收到的O級光能量為Etl，第二能量計探頭62接收到的衍射光能量為E1 ;互換兩個能量計探頭位置，則第二能量計探頭62接收到的O級光能量為Etl』，第一能量計探頭61接收到的衍射光能量為E/，衍射效率的計算公式如下:
【權利要求】
1.一種自參考聲光可調諧濾光器衍射性能測試裝置，它包括波長可調諧雷射器(1)、中性密度濾光片(2)、格蘭稜鏡(3)、二維電動轉臺(4)、能量計探頭(61、62)，其特徵在於:所述的波長可調諧雷射器(1)發出的雷射光束依次通過中性密度濾光片(2)和格蘭稜鏡(3)後形成單波長線偏振光，通過調整二維轉動平臺(4)光束垂直入射到AOTF (51)，由射頻驅動器(52)對AOTF (51)施加射頻驅動後，由第一能量計探頭(61)接收O級光，第二能量計探頭(62)接收驅動後產生的衍射光，然後交替由第一能量計探頭(61)接收驅動後產生的衍射光，第二能量計探頭(62)接收O級光完成測試。
2.一種基於權利要求1所述裝置的自參考聲光可調諧濾光器衍射性能測試方法，其特徵在於包含以下步驟: 0.調整波長可調諧雷射器的波長，對AOTF (51)施加一定射頻驅動，第一能量計探頭(61)接收到的O級光能量為Etl，第二能量計探頭(62)接收到的衍射光能量為El； 2).互換兩個能量計探頭位置，對AOTF(51)保持原射頻驅動不變，第二能量計探頭(62)接收到的O級光能量為Etl』，第一能量計探頭(61)接收到的衍射光能量為E/； 3).按如下公式(1)計算AOTF的衍射效率:
3.根據權利要求2所述的一種基於權利要求1所述裝置的自參考聲光可調諧濾光器衍射性能測試方法，其特徵在於:所述的自參考聲光可調諧濾光器衍射性能測試方法通過旋轉格蘭稜鏡(3)改變入射到AOTF (51)光的偏振狀態，實現±1級衍射光的切換及快速測試；通過旋轉夾器微調入射線偏振光相位，使其與晶體ο光或e光的基矢一致，降低偏振基矢偏差來提1?測試精度。
【文檔編號】G01M11/02GK103913297SQ201410120593
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年3月28日 優先權日:2014年3月28日
【發明者】何志平, 劉經緯, 楊秋傑, 陳爽, 王建宇, 舒嶸 申請人:中國科學院上海技術物理研究所