一种电压控制等离子可调光学滤波器的制作方法

本发明涉及一种关于仪器应用中的光学滤波器，特别是中心波长和波长带宽可变的电压调制光学滤波器。

背景技术：

荧光显微术常用三个分立光学滤波器：一个激发光滤波器用于从系统的照明光源选出合适波长光，一个发射滤波器限制探测器接收的从被照射样品发出的荧光波长光谱，一个二向色性滤波器位于激发光滤波器和样品之间，同时也位于样品与发射滤波器之间。二向色性滤波器用于从发射光波段中分离出激发光波段。拉曼光谱术用类似滤波器组合。流式细胞术用大量分立发散滤波器来提取通过仪器的细胞“流”的特定波长相关信息。

上述这些成像系统中的滤波器元件需具有极好的性能来获取准确的测量结果。特别是当今的高光谱荧光显微术提供了多光谱段信号采集产生连续光谱输出。不同于传统光谱术，高光谱显微术需要使用各种不同滤波器。已有技术集合了光栅、棱镜和机械可调滤波器，提供所需带宽内的特征。但存在信号丢失问题，流式细胞术使用大量分立滤波器也有相同顾虑。

当前为这些用途而创造可调光学滤波器的尝试依赖于机械结构，如马达或微机电器件。这些方案的局限性包括移动部件，元件间角度错位和较低响应时间，限制了这些机械结构的有效应用。基于声光结构的可调滤波器也被开发，但已知也存在响应较慢和体积大，而且可调波长范围也有限制。于是，各种不同应用的专业领域需要可调光学滤波器具有较快响应时间，宽调制范围。

已有技术中的需要由本发明实现，包括仪器应用中的光学滤波器，特别是电压调制光学滤波器，中心波长和带宽独立可变，能够为各种仪器应用提供实时，高速变化滤波响应。

技术实现要素：

本发明中含有系列短波通滤波器(swp)和长波通滤波器(lwp)，滤波器由电压分别独立控制。施加电压改变相应滤波器的滤波响应。独立调制短波通滤波器和长波通滤波器的能力允许他们的系列组合可以改变中心波长(cwl)和带宽(bw)。

具体实例中，发明的电压调制滤波器用于荧光显微系统的激发光滤波器。在本实例中，可控制加在短波通和长波通滤波器上的电压，产生窄带宽滤波器响应，在大光谱范围内调谐中心波长。这种改变激发滤波器中心波长的能力简化了用户改变评估特定染料的能力，也提供了高光谱激发的应用，而不需要已有技术那样的滤波器件的物理变化。

在另一个实例中，发明的电压可调光学滤波器用作荧光光谱系统中的发射滤波器。在本实例中，调节电压控制短波通和长波通滤波器，来改变中心波长和带宽响应，从而找到仪器探测器接收到最大输出功率的波长范围。

在另一个实例中，发明的电压可调光学滤波器用作二向色性滤波器，具有从发射光波长中分离出激发光波长的功能，并在激发光和发射光的其中之一或全部的中心波长和带宽发生变化时，保持激发光和发射光分离。

其它实例应用电压可调光学滤波器组合实现这些系统中包括两个或多个特定滤波器。各种仪器从本发明滤波器的应用中受益，包括拉曼光谱仪，流式细胞仪，和相类似的仪器。

本发明的一个特定实例由电压控制可调光学滤波器构成，包含短波通(swp)滤波器规定呈现选定截止波长λs和长波能滤波器(lwp)规定呈现选定截止波长λl，λl小于λs，其中短波通等离子滤波器和长波通等离子滤波器中至少有1个呈现电压控制光谱响应，短波通和长波通等离子滤波器组合生成可调光学滤波器，呈现截止波长λl和λs之间的波长范围，依靠选定λl和λs数值，实现中心波长可调，带宽独立可调。

本发明的其它特定实例可呈现为光学成像系统包含至少1个电压控制可调光学滤波器，系统包含短波通(swp)滤波器，规定呈现选定截止波长λs和长波能滤波器(lwp)规定呈现选定截止波长λl，λl小于λs，其中短波通等离子滤波器和长波通等离子滤波器中至少有1个，呈现电压控制光谱响应，短波通和长波通等离子滤波器组合生成可调光学滤波器，呈现截止波长λl和λs之间的波长范围，依靠选定λl和λs数值，实现中心波长可调，带宽独立可调。

本发明其它具体实例包括电压控制可调滤波器，包含短波通(swp)滤波器，规定呈现选定截止波长λs和长波能滤波器(lwp)规定呈现选定截止波长λl，λl小于λs,其中至少有短波通等离子滤波器和长波通等离子滤波器中的1个，呈现电压控制光谱响应，短波通和长波通等离子滤波器组合生成可调光学滤波器，呈现截止波长λl和λs之间的波长范围，依靠选定λl和λs数值，实现中心波长可调，带宽独立可调。

本发明的有益效果为能够为各种仪器应用提供实时变化的滤波响应。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1是已有技术中的荧光显微系统。

图2是特定染料的吸收和发射光谱分布。

图3是不同染料的吸收和发射光谱分布。

图4描绘了图3中的吸收和发射光谱，以及荧光光谱仪中传统激发光滤波器的光谱响应。

图5显示图4中相同的响应和荧光光谱仪中二向色滤波器和发射光滤波器的光谱分布。

图6是本发明实例的荧光光谱仪。

图7是短波通(swp)滤波器和长波通(lwp)滤波器的光谱响应实例。

图8是本发明的电压控制短波通和长波通滤波器组合。

图9显示图8中1对短波通和长波通滤波器的光谱响应叠加。

图10显示短波通和长波能滤波器组合的变化响应，改变全部滤波器的带宽。

图11显示短波通和长波能滤波器组合的其它变化响应，改变全部滤波器的带宽。

图12相对窄带宽滤波器，通过改变本发明中的短波通和长波通滤波器的电压实现。

图13描绘本发明特定实例，电压控制可调光学滤波器在荧光光谱仪中用作激发光滤波器。

图14描绘本发明另一实例，电压控制可调光学滤波器在荧光光谱仪中用作发射光滤波器。

图15显示图14实例的变化结构，用“固定”发射光滤波器组合可调发射光滤波器，可调发射光滤波器用于精细调节发射光滤波器的光谱响应。

图16描绘本发明另一实例，包含用电压控制可调光学滤波器作激必光滤波器，二向色性滤波器和发射光滤波器的荧光光谱仪。

图17描绘图14实例的另一结构，用一对分立滤波器构成可调二向色性滤波器。

图18由本发明的短波通和长波通滤波器构成的电压可调等离子光学滤波器实例。

图19图18中滤波器的俯视图。

图20图18中等离子光学滤波器光谱响应实例。

图21显示改变滤波器几何结构获得等离子滤波器光谱响应实例。

图22显示图18滤波器成对组合构成电压可调光学滤波器，用作荧光光谱仪中的激发光或发射光滤波器。

图23显示图22中滤波器组合的一对不同光谱响应，图(a)对应施加电压相似，和图(b)对应施加电压不相似。

图24显示不同滤波器几何结构得到更宽带宽。

图25电压控制光学滤波器变化实例，短滤通和长波通滤波器由分立基片构成。

图26图19中偏振不敏感光学滤波器实例的俯视图。

图27偏振不敏感实例的俯视图，滤波器由大量石墨烯量子点组成。

图28用本发明的电压控制可调光学滤波器构成的拉曼光谱仪实例。

图29拉曼光谱仪响应曲线。

图30拉曼光谱仪多光源实例。

图31按本发明原理的拉曼光谱仪中可调二向色滤光片实例的侧视图。

图32是图31滤波器的俯视图。

图33传统已有技术的流式细胞仪的示意图。

图34包含本发明的电压控制可调光学滤波器流式细胞仪示意图。

图35显示图34中电压控制可调光学滤波器构成流式细胞仪的实例。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明做进一步说明。

如下所述，荧光成像系统中的可调光学滤波器有各种不同应用。图1描绘已有技术的荧光显微镜1实例，受益于使用本发明的电压控制可调光学滤波器。荧光显微镜提供组织、细胞或其它样品元件的放大图，用到了能附着于样品某组分的各种荧光染料的光发射。对照图1，样品2用1种或多种已知荧光染料制备(如dapi，gfp，rfp，yfp和alexa染料，cy2，cy3，atto488，荧光素等)。宽带光源3用于照射样品2。光源3输出宽带先通过激发光滤波器4，只有特定波长范围(用1指示)与样品中特定“激活”染料相互作用。

样品被激发，发射出第2个波长范围(指示为2)的光信号，通过发射光滤波器5，最终导入探测器6，分析显微术结果。在多数传统结构中，二向色性滤波器7(也称作“二向色镜”)将1和2光导向合适方向。即二向色性滤波器7“反射”1附近波长的光(例如，将这个信号再次导向样品)，“透射”2附近波长的光(例如，将这个信号导向探测器)。

三种滤波器(激发光、发射光和二向色性)组合经常安装在方块形状的结构中，并作为独立元件销售。此时，该元件称为“滤波器方块”。类似滤波器方块可用于拉曼光谱仪。

荧光显微术(特别是高光谱荧光显微术)的难点是调节这些滤波器，特别是用到多种染料(每种染料对应不同波长)。图2是alexafluor555染料的吸收和发射光谱分布。图3显示另一种染料的吸收和发射光谱分布(dapi荧光素)，显然，对比dapi染料时，alexa染料的荧光作用需要用到不同带宽的激发光和发射光滤波器。图4包含与图3相同的吸收和发射光谱分布，也描绘了dapi染料荧光系统中的传统激发光滤波器(图1中的滤波器4)的滤波器响应例子。此处激发光滤波器是带通波长从350nm到400nm的带通型滤波器。这种滤波器响应适用于使用dapi染料的系统，但相同滤波器不能用于alexa染料。已知许多不同染料可能被用到，于是不同特征滤波器问题变得很繁重。

图5显示图4提出的各种光谱分布，补充了传统二向色滤波器和发射光滤波器的光谱分布。如图，激发光谱与样品的发射光谱极可能会有些重叠，在探测器的接收响应中产生不希望的噪声。图5中重叠(出现在0-10％透射区间)相对轻微，在对数座标中，重叠变得明显，并能造成测量输出错误。可调发射光滤波器的响应可以在软件中反卷积，减少重叠效应，给出更准确的结果(增加成本，可能还会响应延迟)。这个问题在已有技术中用到了非常苛刻要求的激发光滤波器(额外延伸)。

本发明解决这些波长相关滤波器响应问题；特别是使用电压调制滤波器作为荧光成像系统的激发光、发射光和二向色性滤波器。图6按本发明一个实例描绘了荧光显微镜10。如图，光源3，样品2，显微镜10的探测器6，类似于图1中已有技术相似编号的部件。然后与已有技术安排不同，本发明的显微镜10包含了1个或多个电压调制滤波器，电压可调激发光滤波器12，电压可调发射光滤波器14和电压可调二向色滤波器16。

图6中系统电压控制器20用于产生可调电压输出(包括系列电压)给每个滤波器(用户控制)，生成给定应用的预期滤波器响应。第1个可调电压源22产生可调电压vex(t)给激发光滤波器12，第2个可调电压源24产生可调电压vem(t)给发射光滤波器14，第3个可调电压源26产生可调电压vdi(t)给二向色滤波器16。本发明中每个电压源分别控制(按相连接的计算机系统21指令反应)每个滤波器(每个滤波器的中心波长和带宽独立调节)。例如，计算机系统21可对用户输入(和/或探测器)响应，决定是否需要调节某些电压。图6中显示设备19可用于可视化指示，控制器20和计算机系统21组合产生的结果。

本发明实例，每个可调滤波器包含系列短波通(swp)滤波器和长波通(lwp)滤波器组合，分别控制电压，分别改变每个滤波器的通带。或者，保持其中1个滤波器作为“固定”滤波器，调节另1个滤波器参数。当中心波长和带宽变化时，可以方便地保持1个滤波器不变，作为“固定”滤波器，只调节1个滤波器能提供足够的滤波器应用的灵活度。

图7描绘了短波通滤波器施加电压vs1和长波通滤波器施加电压vl1。两个滤波器的通带叠加很少。然而，按本发明原理，改变每个滤波器上的电压，可增加(“微调”)重叠量(规定组合滤波器带宽)和调节(“微调”)重叠区的中心波长。

图8描述本发明的电压控制短波通和长波通滤波器系列组合的可调滤波响应，用于上述成像应用中。比较图8和图7的曲线，在短波通滤波器上加不同电压(或系列电压)，可扩展短波通滤波器带宽。在长波通滤波器上加不同电压(或系列电压)，可扩展长波通滤波器带宽。这些器件组合的结果是两种滤波器响应叠加，呈现出带宽介于长波通滤波器截止波长l和短波通滤波器截止波长s之间。图9显示重叠区域，也显示了滤波响应的中心波长和带宽。

如上所述，在每个滤波器(或只有1个滤波器)上调节电压，可能调节(独立)组合响应的带宽和中心波长。图10描述图8的曲线变化，改变短波通和长波通滤波器的响应，变化组合响应的带宽。图11描绘调节电压改变组合响应带宽。如图12所示，可以控制短波通和长波通滤波器上电压产生极窄带响应。同步调节短波通和长波通滤波器的滤波响应，具有产生窄带响应的能力，于是产生可调滤波器“扫描”类型，可用于如图6所示结构中发射滤波器输出监测结果。窄带扫描能力可用于高速应用，实时测量生物医学样品的反应。

图13描绘本发明的电压控制短波通滤波器12-s和电压控制长波通滤波器12-l系列组合，用于可调激发光滤波器12。分别加在滤波器12-s和12-l上的电压(系列电压)vex,s和vex,l。调制激发光滤波器12响应的能力，可以连续调节达到样品2的照明光波长，记作λex(t)。本实例中，发射光滤波器14和二向色滤波器16都保持“固定”的光谱响应。

图13所示电压控制器20包含可调电压源22，改变加在滤波器12-s和12-l上的电压(系列电压)vex,s和vex,l。如图7-12所述，改变短波通滤波器和长波通滤波器可以按要求调节激发光滤波器12的带宽和中心波长。这种能力可实现在样品2上使用各种光光谱不重叠的染料(不同激发波长)，而无需象已有技术那样更换激发光滤波器。

图13所示发明的电压控制激发光滤波器12可在样品2上以各种不同波长测量，上述控制带宽和中心波长的能力也可以改变在样品2上加不同波长激发光的工艺。还能控制激发波长光“开”和“关”，产生分析样品2用的“快门”。如果改变电压，移动短波通和长波通滤波器的带宽，令它们的光谱不重叠，则没有光信号照在样品2上(产生“关”状态)。各种其它可能的短波通和长波通滤波器组合可由本领域技术人员展望，生成荧光应用中的其它类型激发光源。

图14显示本发明的其它实例，使用电压控制可调发射滤波器14。图14中14-s(短波通滤波器)和14-l(长波通滤波器)。电压控制器20中电压源24的电压控制信号vem,s和vem,l调节光谱响应，生成发射滤波器的带宽和中心波长。例如，图12所示，极窄光谱响应在相对宽波长范围内扫描，寻找具有最强响应的特定波长。多种计算机系统能进行这种波长扫描和功能响应测量。调节中心波长和带宽，用户能“微调”发射滤波器，锁定到最强信号(如最大输出的特定波长)。

某些案例中，发射滤光片14的调节需求不需要覆盖扩展范围(可能用作激发光滤波器12)。图15描绘图14实例的替代结构，本例中“固定”滤波器和“可调”滤波器组合构成发射光滤波器14。上述本发明实例中，1个滤波器固定(例如，短波通滤波器)，只调节另1个滤波器(长波通滤波器)的光谱响应。只有1个滤波器在更小波长范围提供相同类型的中心波长和带宽调节。调制功能可认为是“修剪”滤波器响应在合适波长放大。

图16描绘由本发明组成的另一种荧光光谱仪，其中3个滤波器12，14和16按本发明由电压控制可调滤波器构成。电压控制器20包含3个分立可调电压源22，24和26。图13的实例，可调电压源22在激发光滤波器12-s和12-l上提供可调电压vex,s和vex,l，调节样品2上的激发光波长(不同波长激活不同染料)。图14的实例，可调电压源24在短波通发射光滤波器14-s和长波通发射光滤波器14-l上，分别加可调电压vem,s和vem,l。

给定激发光滤波器12和发射光滤波器14的调制能力，改变二向色滤波器16的响应也是有利的。图16中电压控制器20包含可调电压源26，可调节构成可调二向色滤波器16的1对滤波器16-s和16-l的响应。

图17描绘了图16实例的替换结构。二向色滤波器16由1对滤波器组成。特别是本发明(如下所述)的滤波器用于系统中，透过特定波段，“吸收”其余波长。为了光源3，样品2和探测器6之间各波长光的传输方向重新布置，二向色滤波器16由反射型电压控制可调滤波器16-r和透射型电压控制可调滤波器16-t组成。可调滤波器

16-r接收来自激发光滤波器12的激发光波长信号，将这个波长光导向样品2(其它波长光被可调滤波器16-r吸收)。可调滤波器16-t接收从样品2发射来的光信号，发射波长光通过滤波器16-t并导向透射滤波器14。其余发射光波段外的光被滤波器16-t吸收。

根据各种荧光显微应用理解，可以使用电压控制可调光学滤波器，下列部分规格(结合图18-27)说明实际电压控制可调光学滤波器的例子。

图18是电压可调光学滤波器50的侧视图，短波通滤波器或长波通滤波器(基于电压，器件中条宽和间距)。本实例中，光学滤波器50是在基片52上构成的等离子器件，在需要波长范围内都透光。大量石墨烯条56叠加在石墨烯层54上，在石墨烯层54和石墨烯条56之间有绝缘材料58。1对电接头60和62提供可调电压在结构上。在等离子滤波器中用石墨只是一例，还有各种透明导电材料可用(例如，氧化铟锡(ito))作等离子器件中的电压控制单元。

已有技术中“可调”光学滤波器只能提供khz调制速度(最好)。本发明的等离子石墨烯光学滤波器能够以几十ghz或更高(受限于石墨烯和与导电层的电容的rc时间常数和导线电阻)的速度调制。基片52的材料受限于需要的透射光波长范围。二氧化硅是紫外到近红外波段可用的基片材料；蓝宝石(al2o3)用于150nm-5500nm。氮化硅是另外透射材料。单晶或多晶化学气相沉积金刚石也是优异的材料选择，因为透射波长范围最宽，可以在表面上生成石墨烯层。当然，这个材料昂贵，限制它只用于“重大任务”应用中。有些情况下，可折叠高分子材料(如聚甲基丙烯酸甲酯)可用作基片，用于三维弯曲滤波器。

图19是光学滤波器50的俯视图，在滤波器50中有大量n型石墨烯条56。单条56-1的宽度d1如图19所示，图19中相邻条间隔s1。电接头60和62是金属导体延伸到滤波器50表面，并垂直于石墨烯条56。图20描述滤波器50光谱响应，在电接头60上加给定电压v1，在电接头62上加给定电压v2。响应曲线是波长函数的反射率(或吸收)百分比。石墨烯等离子滤波器，反射率是石墨烯电导率的函数。高导电石墨烯有反射共振；低导电石墨烯有吸收供振。

图21描绘多个共振光谱响应，由加在接头60和62上的电压改变而生成，或者是改变滤波器50几何结构。例如，改变条宽54(和/或相邻条的间距)可产生多种共振响应。

图22是本发明电压控制光学滤波器70实例，例如荧光显微应用中的激发光和发射光滤波器。滤波器70用1对类似于图18和19的器件构成，其中1个滤波器沉积在另1个滤波器(如1对滤波器制作在同1片基片上)上。图22实例，长波通滤波器72在基片74上，短波通滤波器76在长波通滤波器72上。每个滤波器都包含石墨烯空间分离层(最上层由许多长条组成)，额外介电层78在两个滤波器72和76之间。本结构的光谱响应是图23中的透射百分比，图23(a)中滤波器72和76中电压紧密间隔，因此滤波器的响应重叠大(产生宽带输出滤波器响应)。图(b)是另1种结构，两个滤波器电压产生滤波器光谱响应重叠很小(产生窄带输出滤波器响应)。其它v1和v2产生介于两种极端情况之间的光谱响应。

图24是滤波器结构80俯视图，可以在滤波器结构中，结合不同宽度d和/或分隔s，创造二级和三级共振得到更宽带宽。另外结构中，可以分别在滤波器结构分立区域加分立电压。滤波器80在基片82(长波通和短波通滤波器相互叠加)上制作。第1组石墨烯条84-1的直径d1，相邻条的间隔s1。第2组石墨烯条84-2的直径d2，相邻条的间隔s2。

图24实例，3个较细石墨烯条84-1位于滤波器80上表面。3个较粗石墨烯条84-2位于较细石墨烯条84-1旁边。如图，这种3条1组交替模式延伸到整个滤波器80表面。工作中，第1个电极86-1加可调电压v1到较细石墨烯条84-1上。第2个电极86-2加可调电压v2到较粗石墨烯条84-2(图24显示类似电压连接)上。

图25描绘本发明的电压控制滤波器90实例。每个滤波器由自身基片构成，当增加滤波器尺寸时，简化加工制程。滤波器90包含长波通滤波器92，在第1个基片94上构成，和短波通滤波器96，在第2个基片98上构成。每个滤波器由沉积在石墨烯平片(平板和条之间有绝缘层分隔)上的1组石墨烯条构成。上述结构中，每个滤波器分别被所施电压控制。

某些情况，需要控制(或保持)激发光源(举例)的光信号偏振态。最好选用偏振不敏感电压控制可调滤波器。图26是图19中等离子器件偏振不敏感变化实例的俯视图。大量石墨烯条56被二维石墨烯方块56s(在石墨烯层上用光刻图案加工成形)替代。或者如图27中偏振不敏感结构，用二维石墨烯点56d(用不同光刻图案)，构成量子点链。

上述其它类型仪器中成像系统，也能从本发明的电压控制滤波器使用中获益。例如，拉曼光谱术不同于上述荧光显微术，用高功率光信号照射样品，拉曼分析探测样品(特别是构成样品的分子)的振动和旋转共振。拉曼光谱术直接作用于待研究样品，不需要任何荧光染料或标记。

拉曼光谱仪测量分子的振动或转动变化，样品发射的拉曼信号比荧光发射信号小几个数量级。因此，需要用高功率激光照射样品(能产生非常窄线宽信号)。本发明调制激发光滤波器产生窄线宽信号，减少自发辐射(ase)噪声。发射滤波器由很深的陷波滤波器(如，高光学密度)组成(电压控制)，陷波范围调节到激光激发源的波长。

图28是典型拉曼光谱仪，类似前述的荧光光谱仪，用“滤波器方块”100来保持各光信号的完整和方向。如图，拉曼滤波器方块100包含电压调制激发光滤波器102，电压调制二向色分束器104和电压调制发射光滤波器106。低能量光信号达到接收器108时，发射光滤波器106是陷波滤波器，陷波的波长调节到激发光波长。

图29是拉曼光谱实例，典型信号供给接收器108。有双峰在12.5μm(800cm^-1)，和另1个峰9μm(1100cm^-1)，对应样品的振动能级的光作用。已有技术系统中信号峰很窄，难以检测。类似的“双峰”或矮峰也难以分辨。

需要高功率激光源110来获取探测器108上的任何有用信号，激光工作特定波长产生样品的振动共振。本发明中改变电压控制激发光滤波器102，压窄激光源110的“线宽”，保证放大自发辐射(ase)噪声充分减小。

除提供阻止激光源110波长的截止滤波器外，本发明中的电压控制滤波器也可用于拉曼光谱系统的滤波器方块100中，拉曼系统包含多个激光光源，分别工作在不同波长。图30描绘图28简单示意图的多光源拉曼光谱仪实例。实例中有激发光滤波器102，二向色滤波器104，发射光滤波器106。光源110包含多个分立高功率激光源，不同波长探测不同分子(或相同分子的不同波长响应)。电压控制器114类似上述工作方式，给短波通和长波能滤波器提供电压，基于探测信号所用特定激光波长来产生调制。计算机处理器116和显示118也用于改变每个滤波器的电压产生期望的滤波响应。

图31是和图28和30关联，用于拉曼光谱仪的可调二向色滤波器104实例侧视图。图32是相同器件的俯视图。可调二向色滤波器104由1对电压控制滤波器构成，分别是透射滤波器104-t和反射滤波器104-r，优先制作在相同基片105上。1对电压vt+和vt-分别加在导体107+和107-上，调节(微调)透射滤波器104-t的滤波响应。类似的，1对电压vr+和vr-分别加在导体109+和109-上，调节(微调)透射滤波器104-r的滤波响应。如上所述，图31和32滤波器是等离子器件，用石墨烯条阵列与下石墨烯片绝缘。或者二向色滤波器是可调长波通滤波器用(高导电)石墨烯提供透射和反射波长带宽。

除了用于光谱学领域，发明的电压控制可调光学滤波器在其它成像类仪器中也极为有用，如流式细胞术。流式细胞术是基于激光(或发光二极管)技术的细胞分析，如计数，筛选，生物标记检测和蛋白质工程。细胞排成流线通过某种检测装置。细胞束流可以每秒进行上千个粒子的物理和化学多参量分析。

荧光光谱术中广泛荧光素能用作流式细胞术的标签。荧光素连接到细胞内或细胞目标特性的抗体上。每种荧光素有特征激发峰和发射峰，各种荧光素的发射光谱经常重叠。于是，基于激发荧光素的光源波长和可得探测器波长使用标签组合。

图33是传统已有流式细胞仪的示意图，用于理解本发明的电压调制滤波器在这类仪器中的应用。如图一串细胞120通过激光源122。结果是不同波长分离(散射)，第一个波段通过滤波器124，接着进入“前向”散射探测器126。剩下的波段在正交信号通路中传输，依次经过二向色性滤波器128-1，128-2，……，128-n，分离出具体波长段，将每个波段分别导入对应的“侧向”散射探测器130-1，130-2，……，130-n。

图34是按本发明将大量二向色性滤波器替换成可调滤波器构成的新型流式细胞仪。特别是流体源127的“上部”(允许稳定的细胞流120穿过系统)描绘成位于激光源142和可调滤波器140之间。流体源侧视图127(显示细胞流120)作为图34的插入。如图，“前向”可调滤波器140位于激光源142和前向散射探测器144之间的信号通路中。“侧向”可调滤波器146位于细胞流120散射光信号和散射光探测器148之间的信号通路内。如上述各种实例，滤波器的中心波长和带宽调节能力提供了调制特定波长给前向散射探测器144和侧向散射探测器148接收的能力。

图35是基于图34示意图的本发明构成的流式细胞仪实例图。“前向”可调滤波器140是激发光滤波器，含有分立可调的短波通和长波通元件。电压控制器150在实例中，给器件140-l和140-s提供电压调制。第一个波长穿过流体，导入附加的可调滤波器143(包含短波通滤波器143-s和长波通滤波器143-l，都是由电压控制器150控制电压)，进入前向散射光探测器144。剩余波长光散射进“侧向”可调滤波器146，也是由短波通和长波通滤波器组成(分别是146-s和146-l)。电压控制器150用于控制通过滤波器146的具体波长，让滤波器146扫描大量不同波段，用1个侧向探测器148接收(时间函数)大量不同波段信息。测量结果经电压控制器150到计算机152(可能能显示器154)生成流式细胞仪输出结果。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。