声光可调滤波器——可用于过滤光的声光器件,由射频输入控制

时间:2021-07-20 来源:新特光电 访问量:1105

声光可调滤波器AOTF)是一种基于声光调制器的光学滤波器。波长调谐通过应用的射频频率进行电气控制。

操作原理

如果将正弦(固定频率)RF 输入信号施加到调制器,则仅在窄光频率范围内可能发生衍射,其中满足涉及光波和声波的相位匹配条件。观察衍射光,得到带通滤波器,而非衍射光提供陷波滤波器。

通过不同频率的射频波,人们可以处理不同的光频率区域。例如,可以使用来自在不同激光线上发射的氩离子激光器的光输入,并且使用可调谐滤波器一次可以仅传输这些线中的一根。

还可以使用不同RF频率的任何叠加以获得不同光频率的衍射。任何波长的衍射效率都可以通过相应的射频功率来控制。

根据设计,AOTF可以在数百纳米宽的光波长范围内工作。其他设备针对更窄波长范围内的高分辨率进行了优化。其中一些还适用于超短脉冲。

声光可调滤波器设计

由于不同应用的要求非常不同,因此开发了不同类型的声光滤波器。共线滤波器效率最高,但角度接受范围较窄。一些设备使用光波和声波之间的共线相互作用。例如,可以使用具有高声光品质因数的氧化碲(TeO 2)晶体,并施加声学剪切波(即,具有垂直于波束方向的振荡)。衍射光然后将具有与线偏振输入光的偏振方向垂直的偏振方向。因此很容易在带有偏振器的装置之后隔离衍射光。这种装置具有小的接受角,它们仅使用具有有限光束发散量的适当对准的激光束工作。

还有基于非共线几何的可调滤波器。这些通常具有更大的接受角,但只有非常有限的相互作用长度,因此衍射效率相应地降低,或者需要更高的射频功率。非共线滤波器可能更适合需要大接受角的应用。

一些设备可以使用非偏振输入,利用所用晶体材料的双折射。不同的滤波器设计在各种性能参数方面可能会有很大差异,例如

  • 光波长的可寻址范围

  • 旁瓣抑制的频谱分辨率和质量

  • 衍射效率和所需的射频功率

所用射频驱动器的要求也很大程度上取决于设备设计及其应用。

声光可调滤波器的应用

AOTF的广泛应用是在多光谱成像中,例如以激光显微镜的形式。该技术的主要优点是可以进行非常快速的扫描(例如与机械控制的光谱仪相比),从而可以快速获取具有光谱信息的显微镜图像。此外,光学装置可以非常紧凑。

例如,对于用于监测植物状态的具有光谱分辨率的陆地观测,可以利用非共线滤波器的大视野和高空间分辨率。还可以获取有关光偏振的附加信息(分光偏振法)。

激光光谱还有其他应用。例如,可以使用AOTF来选择激发激光的某些波长,使用另一个AOFT对激发光在某些样品上引起的荧光进行光谱过滤。

一些波长灵活的波长可调光源使用AOTF。

快速选择某一波长区域的能力也可用于基于波分复用的光纤通信。

G&H声光可调滤波器

G&H为从紫外到中红外的波长区域提供了广泛的AOTF系列,分辨率带宽小于1nm。我们还提供大孔径成像滤波和边带抑制等选项。可根据要求提供光纤耦合AOTF设备。

G&H声光可调滤波器

在声光可调谐滤波器 (AOTF) 中,RF 驱动频率应用于声光材料,例如二氧化碲 (TeO2 ),以创建衍射光栅,其中晶体的折射率随位置而变化。当相干光束通过晶体时,只有窄频带会相长干涉(即满足相位匹配条件)并有效传输以与未衍射光束不同的角度离开晶体。

具有波长的光的选择性衍射允许晶体充当可调带通滤波器。随着射频驱动频率的变化,窄通带的中心波长也会发生变化。与其他波长选择设备相比,声光可调滤波器的主要优势是速度。波长调谐可以在几十微秒内完成。

影响声光可调滤波器选择的因素包括

  • 波长范围

  • 分辨率带宽(报告为传输光束的光谱FWHM)

  • 所需的光束尺寸或有效孔径

  • 光束准直度

  • 所需的调谐速度

  • 偏振(我们建议使用偏振光以获得最佳效率)

AOTF的大多数应用涉及对来自宽带光源(例如超连续谱光纤激光器)的光进行过滤,或从多个激光波长的组合光束中选择单个波长。

通常使用孔径小于6毫米的AOTF,其在NIR波长下的分辨率带宽小于几十纳米,在可见光波长下的分辨率带宽小于10 纳米。我们还提供准共线AOTF,如果使用高度准直的光操作,它可以提供<1nm 的分辨率带宽。

具有更大孔径 (>6mm) 的AOTF是一种强大的光谱成像工具,可快速有效地扫描整个图像的波长。这在高光谱成像、共聚焦显微镜和在线过程控制等高速应用中非常有用。对于非常大的孔径,AOTF的成本显着增加,但它们为工业和生物技术中的时间敏感多光谱测量提供了无与伦比的速度,接近实时视频速率光谱成像。

我们的声光可调谐滤波器使用内部生长的高质量 TeO2晶体制造,抛光并按照严格的标准制造。我们提供从 350 nm 到 4.4µm的各种孔径和分辨率带宽的波长。

我们可以过滤最大25毫米的图像,满足极低的驱动器功率要求,或者设计AOTF来选择和传输多个离散波长。

声光可调滤波器通常会在感兴趣的分辨率带宽之外出现漏光,通常低于峰值功率10-20dB。这是由于AOTF本身的响应功能,但可以使用我们的专利技术将其最小化。我们提供多种型号的边带抑制功能,相对于主波束,带外旁瓣减少了20dB以上。

我们的AOTF产品系列包括用于照明或激发波长选择以及多光谱或高光谱成像的特定应用解决方案。为获得最佳性能,我们建议使用匹配的射频驱动器,包括最新的数字频率合成器 (DFS) 驱动器技术和随机访问波长控制。

声光可调滤波器的应用

共聚焦显微镜、荧光成像、高光谱成像、成像光谱、激光波长调谐、在线过程控制、光谱、波长选择

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