自参考声光可调谐滤光器衍射性能测试装置制造方法
【专利摘要】本专利公开了一种自参考声光可调谐滤光器衍射性能测试装置，该装置由波长可调谐激光器、中性密度滤光片、格兰棱镜、二维电动转台和能量计组成，用于声光可调谐滤光器的衍射效率等性能的测试。该专利基于AOTF晶体特性，利用驱动后产生的0级光和衍射光实现自参考，结合能量计探头交替测试的方法，有效消除光能不稳定性及能量计探头响应不一致的影响，光路简便易操作地实现宽谱段高精度的性能测试。
【专利说明】自参考声光可调谐滤光器衍射性能测试装置
【技术领域】：
[0001] 本专利涉及光学测量技术，具体指一种利用声光器件自身特性实现光能参考的声 光可调谐滤光器衍射性能测试方法及装置，用于声光可调谐滤光器的衍射效率等衍射性能 的测试。
【背景技术】：
[0002] 声光可调谐滤光器（Acousto-optic tunable filter,A0TF)是一种窄带可调谐滤 光器，它是根据声光作用原理制成的分光器件。通过改变施加在晶体上的射频驱动的频率 选择分光波长，从而实现波长扫描。目前该技术已广泛应用于非成像及成像光谱仪器。
[0003] A0TF的分光原理：如附图1所示，当一束复色光通过一个高频振动的具有光学弹 性的晶体时，某一波长的单色光将会在晶体内部产生衍射，以一定角度从晶体中透射出来， 未发生衍射的复色光则沿原光线传播方向直接透射过晶体，由此达到分光的目的。当晶体 振动频率改变时，可透射单色光的波长也相应改变。A0TF衍射性能包括衍射效率、光谱分辨 率等，对A0TF衍射性能的测试通常需要实现全波段覆盖。
[0004] 利用激光作为光源，采用能量接收系统对零级及衍射光能进行测量及计算，从而 得出A0TF的衍射效率，是可行手段之一。但该手段由于激光器的单色性限制无法满足A0TF 连续谱段测试的需求。利用波长可调谐激光器作为连续可调光源是另一种可行的解决方式 (专利CN101706361)，该方法通过光源的连续可调性，并利用分束镜降低光能不稳定性对测 试精度的影响，可以实现宽波段及较高精度的测试。但是该方法也存在其局限性，主要为： 1)宽谱段测试时需要切换适应不同谱段的分束镜，同时为保证测试精度需要测试该分束镜 的波长-分束曲线，费时费力；2)当对A0TF器件的±1级中的某一级(如+1级）完成测试 后，对另一级(如-1级）需要额外的安装夹器，并要重新调整光路，便利性及一致性较差；3) 基矢偏差及分束镜自身的性能稳定性均将影响测试精度。
【发明内容】
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[0005] 本专利的目的是提供一种利用待测声光器件自身特性实现光能参考的声光可调 谐滤光器衍射性能测试装置，与现有技术相比，可进一步简化系统，在提高测试精度及系统 稳定性的同时实现高效率测试。
[0006] 如图1所示，根据声光效应及声光晶体特性，当一束复色光通过声光可调滤光器 时，该复色光分成二束线偏振光，一束为〇光，一束为e光。晶体加上射频频率后，其中e光 发生衍射后，形成+1级衍射光及〇级光；〇光同时也发生衍射，形成-1级衍射光及〇级光。 上述的现有技术测试时，其激光器为线偏振光，该线偏振光的基矢无可调功能，当测试+1 级衍射光与-1级衍射光时，二者入射待测晶体的基矢相差90°相位，需要重新调整光路以 匹配。另外，基矢存在的偏差影响测试精度。
[0007] 本专利：1)利用待测A0TF晶体的〇光衍射后的-1级衍射光及0级光能总量与入 射〇光一致，e光衍射后的+1级衍射光及〇级光能总量也与入射e光一致的特性，通过交 替测试消除光源及探测器不稳定对测量精度的影响，即简化光路又减小测试误差；2)采用 宽谱段格兰棱镜及其旋转调整夹器切换并微调入射线偏振光相位，在提高效率的同时适应 ± 1级衍射性能测试需求并降低偏振基矢偏差对测试精度的影响。
[0008] 如附图3所示，本专利以波长可调谐激光器1作为测试光源，光束依次通过中性 密度滤光片2和格兰棱镜3后形成单波长线偏振光，通过调整二维转动平台4从而垂直入 射到A0TF51，由射频驱动器52对A0TF51施加射频驱动后，由第一能量计探头61接收0级 光，第二能量计探头62接收驱动后产生的衍射光，然后交替由第一能量计探头61接收驱动 后产生的衍射光，第二能量计探头62接收0级光完成测试。通过调整格兰棱镜实现入射至 A0TF51的线偏振光的偏振态90°相位的改变，从而实现± 1级衍射光的切换，实现二者的 测试。
[0009] 具体方法：调整波长可调谐激光器的波长，对A0TF51施加一定射频驱动，第一能 量计探头61接收到的0级光能量为^，第二能量计探头62接收到的衍射光能量为Ei ;互 换两个能量计探头位置，则第二能量计探头62接收到的0级光能量为E;，第一能量计探头 61接收到的衍射光能量为E/，衍射效率的计算公式如下：
[0010]
【权利要求】
1. 一种自参考声光可调谐滤光器衍射性能测试装置，它包括波长可调谐激光器（1)、 中性密度滤光片（2)、格兰棱镜（3)、二维电动转台（4)、能量计探头（61、62)，其特征在于： 所述的波长可调谐激光器（1)采用EKSPLA NT342/1/UV波长可调谐激光器作为光源， 该激光器可产生210nm-2300nm连续可调谐激光光束； 所述的中性密度滤光片（2)采用Spiricon中性密度滤光片； 所述的格兰棱镜（3)米用 Thorlabs 公司的 GL15Glan_Laser Calcite Polarizers，消 光比优于10000:1,光谱范围大于350nm-2300nm ; 所述的二维电动转台（4)采用联谊148X 142二维电动转台，调节范围360°，电机的传 动比1:360,标尺最小读数0. Γ，电机整步运行分辨率0. 005° ; 所述的能量计探头（61、62)采用美国Coherent公司EPM1000能量计探头，探头分别选 用 J4-09 和 J45LP-MB ; 所述的波长可调谐激光器（1)发出的激光光束依次通过中性密度滤光片（2)和格兰棱 镜（3)后形成单波长线偏振光，通过调整二维转动平台（4)光束垂直入射到A0TF (51)，由 射频驱动器（52)对A0TF (51)施加射频驱动后，由第一能量计探头（61)接收0级光，第二 能量计探头（62)接收驱动后产生的衍射光，然后交替由第一能量计探头（61)接收驱动后 产生的衍射光，第二能量计探头（62)接收0级光完成测试。
【文档编号】G01M11/02GK203881515SQ201420145250
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年3月28日 优先权日:2014年3月28日
【发明者】何志平, 刘经纬, 杨秋杰, 陈爽, 王建宇, 舒嵘 申请人:中国科学院上海技术物理研究所