[发明专利]声光调制型宽谱段多通道偏振单色光源

说明书

技术领域

本发明涉及一种多通道偏振单色光源，具体指一种基于声光可调滤光器分光的宽谱段、多通道、小型化的光谱可调谐偏振单色光源，适用于光谱检测、分析等相关领域。

背景技术

偏振单色光源不仅是实验室的理想光源，而且在摄影技术、医学研究、各向异性材料的显示、物质的分类和鉴别、产品质量的控制等领域也有着十分广泛的需求。从立体电影的拍摄和观看，到智能楼宇的设计和建设；从上海世博会开幕式令人心动的大屏幕投影技术，到眼科视网膜神经纤维层厚度的测量；从伦敦奥运会跳水运动首次实现水下境况的电视直播，到城市路面夜间行驶的普通汽车灯光，都和光的偏振特性、单色特性密不可分。获得单色光源的主要手段有激光器和单色仪。激光器是一种理想的单色、偏振光源，但激光器受其发射机理的限制，其波段比较单一，很难在宽波段范围实现可调谐，此外一些激光器需要高功率的泵浦源、水冷等复杂的配套设备，使其在室外的应用受到限制。单色仪使用广泛，如图3所示，单色仪光路主要有照明光源、狭缝、离轴抛物面反射镜M1、闪耀光栅、离轴抛物面反射镜M2，出射狭缝S2组成。光源发出的光均匀地照亮在入射狭缝S1上，S1位于离轴抛物面镜的焦面上。从入射狭缝S1出射的光经过M1的反射平行照射到光栅上，光栅衍射的光经过M2会聚到出射狭缝S2上，由于光栅的衍射作用，各衍射后的单色光按波长依次排列，从出射狭缝出射，当步进电机带动光栅转动时，出射的光由短波到长波依次出现，从而宽谱段可调的单色光发生功能。

上述两种现有技术的缺点主要体现在以下几个方面：一、对激光器而言，其很难在宽波段范围内实现可调谐，且激光器需要较高的泵浦功率，不能满足室外需求；二、对单色仪而言，首先，其利用闪耀光栅分光，依靠步进电机的控制实现光谱的扫描输出，具有稳定性较差、需多次标定的缺点；其次，单色仪出射光源的线偏振特性差，要获得高消光比的单色光输出，需要附加其他的偏振器件；最后，单色仪整个装置笨重，且功耗较大，不能满足便携性及室外应用的需求。

发明内容

本发明针对光谱分析对稳定偏振单色光源的需求，克服上述现有技术的不足，利用AOTF独特的分光特性，以及小体积、无移动部件、电调制光谱的优点，得到宽波段、多通道、可调谐的偏振单色光源。

本发明的目的在于解决现有单色光源不能同时满足宽谱段光谱可调谐和线偏振特性要求的技术难题，同时实现仪器的小型化、便携性。

本发明所采用的技术方案如图2所示：光路由卤素灯宽谱光源1、抛物面反光罩2、第一离轴抛物面反射镜3、孔径光阑4、第二离轴抛物面反射镜5、第一分色片6、第一AOTF7、第二分色片8、第二AOTF9、第三AOTF10、主控电路11、电脑12组成。其工作方式如下所述：

卤素灯宽谱光源1发出的宽谱连续光依次被抛物面反光罩2和第一离轴抛物面反射镜3反射，然后通过孔径光阑4空间滤波，继而被第二离轴抛物面反射镜5准直成宽谱平行光；该平行光经过第一分色片6被分成可见与红外两束光，其中可见光反射后垂直入射第一AOTF7；红外光按原光路入射至第二分色片8，再分成短波红外与中波红外两束光，短波红外反射后垂直入射第二AOTF9，中波红外按原光路直入射第三AOTF10；主控电路11实现对第一AOTF7、第二AOTF9、第三AOTF10的驱动控制及卤素灯宽谱光源1的控制。由此实现可见到中波红外宽谱段的连续偏振光的光谱可调谐输出。

本发明偏振单色光源的工作原理如下所述：

1、额定功率20W，额定电压12V的卤素灯宽谱光源1置于焦距20mm、孔径20mm的铝制抛物面反光罩2的焦点；直径76.2mm、单焦长38.1mm、有效反射焦长76.2mm、离轴角90゜的抛物面反光镜3与直径25.4mm、单焦长12.7mm、有效反射焦长25.4mm、离轴角90゜的离轴抛物面镜5共焦放置；直径0.5mm的孔径光阑4位于离轴抛物面镜3、5的共同焦点位置。卤素灯宽谱光源1发出的宽谱连续光依次被抛物面反光罩2和第一离轴抛物面反射镜3反射，然后通过孔径光阑4空间滤波，继而被第二离轴抛物面反射镜5准直成宽谱平行光。

2、入射角45゜、厚度1mm、350nm-1000nm范围内反射率大于90%、波长大于1000nm范围内透过率大于85%的第一分色片6和入射角45゜、厚度为1mm、1000nm-2500nm范围内反射率大于90%、2500nm-5000nm范围内透过率大于90%的第二分色片8的结合使用，将卤素灯宽谱光源1发出的经过空间滤波的宽谱连续平行光依次分成350nm-1000nm、1000nm-2500nm、2500nm-5000nm三个连续波段。