[发明专利]多波长多声场声光调制器系统

说明书

本发明公开了多波长多声场声光调制器系统，其主要用于激光显示和共聚焦显微镜系统中，包括沿依序设置的光源合光束系统、分光棱镜、多波长多声场声光调制器、第一合束棱镜，当N束光源射入光源合光束系统后，由光源合光束系统将N束光源（N≥2）合为一束并射入分光棱镜，再由分光棱镜将射入的光源平行间隔分开并射入多波长多声场声光调制器中，然后对输入的各个波长的光分别或者同时进行强度调制控制，且在其射出端输出相互平行的多波长调制光，再经由合束棱镜系统合束后输出，该方案通过特殊的结构设计，将AOM结构和AOTF结构的优点进行综合，使得其能够降低单个声光器件成本、降低整个声光调制器系统复杂程度和具有快速开关调试速度的优点。

技术领域

本发明专利涉及声光调制技术领域，尤其是涉及一种多波长多声场声光调制器系统。

背景技术

当前声光产品中的声光调制器产品主要用于振幅调制与开关，除了声光调制器还包含声光偏转器主要应用于光束的角度调制，声光移频器主要应用于激光频率的小量变换，声光可调滤波器主要应用于多波长的选择与耦合。常用的声光晶体包括二氧化碲，石英晶体，熔石英，AMTIR，Ge等。以二氧化碲为例，其中的声光调制器一般选择压电换能器产生超声纵波，与声光晶体相互作用产生正常声光效应。而可调滤波器一般采用产生切变波的压电换能器，在声光晶体内形成慢切变超声波。其中声光调制器中的纵波超声波与光相互作用产生振幅调制的功能，一般偏振的P入射光进入声光晶体后，出射的光线偏振态保持不变仍然为p光。采用慢切变波的声光可调滤波器由于其作用机理，偏振的p入射光进入声光晶体后，出射的光线偏振态会偏转90度变为s光。另外，采用慢切变波的可调滤波器由于其超声速度更慢，因此开关速度更慢调制速度也会变慢。采用纵波超声波的声光调制器其超声速度更快，因此可以获得更快的调制速度，这在一些如激光扫描显示，多波长扫描成像等需要快速扫描的相关领域优势明显。

在前述提到的激光扫描显示，多波长扫描成像，包括共焦显微成像等应用，其特点都是多波长光源输入，需要对不同波长的激光进行调制选择，此类系统采用声光器件的方案，一种是使用一个声光滤波器AOTF，具有结构简单的优点，缺点是AOTF结构复杂成本较高而且具有调制速度较慢的问题。另外一种是使用多个声光调制器AOM分别进行调制的方案，优点是器件制造简单，在光源数量较少时成本更低，而且调制速度更快，缺点是空间结构更复杂些，调试较为繁琐。

以激光扫描显示为例，声光器件在激光扫描显示领域应用的常用结构如图1和图2所示；其中，101、102、103、201、202、302均为不同波长的准直激光光源装置，104、105、106均为声光调制器、107、108、109、207、208、209为一定角度设置的全反射镜或不同波长的反射、透射镜，110、210为激光光束扫描显示系统，212为声光滤波器系统；111、211为激光显示屏；对于激光扫描显示中的光源调制系统来说，其一般需要红绿蓝三基色激光来扫描成像，如图1中的101、102、103，以及图2中的201、202、203。

对于共焦显微镜光源系统来说，根据不同设备与测试要求，一般会配备2个，3个………不定数量的光源系统，其光源扫描控制系统类似图1或图2的激光扫描系统，其典型结构如图3和图4所示，其中，3101、3102……310X、4101、4102……410X为不同波长的准直激光光源装置；3201、3202……320X为不同波长的声光调制器，3301、3302……330X、4201、4202……420X为一定角度的全反射镜或者不同波长的反射、透射镜；3400、4400为多波长光纤耦合系统；4300为声光滤波器系统。

显然不论是上述的激光显示系统以及共焦显微镜系统中，都需要对双波长光源或者多光源进行调制控制。

采用AOM结构的好处是，AOM产品结构简单制造成本低，而且一般AOM都采用纵波超声波的正常声光效应，上升下降时间更短，对应的开关调制速度更快。缺点是整个光学结构较为复杂，需要多AOM以及驱动分别控制，较为麻烦。由于采用的多个AOM产品，整体的成本增加，降低了由于单个AOM成本较低带来的优势。