一種使用液晶相位調(diào)制器的可調(diào)諧窄帶光學(xué)濾波設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種使用液晶相位調(diào)制器的可調(diào)諧窄帶光學(xué)濾波設(shè)備，包括兩種設(shè)計(jì)方案：第一種設(shè)計(jì)方案的主要技術(shù)特點(diǎn)是：包括第一帶通濾波器、液晶相位調(diào)制器、第二帶通濾波器和驅(qū)動(dòng)電路，液晶相位調(diào)制器設(shè)置在由第一帶通濾波器和第二帶通濾波器構(gòu)成的法布里-珀羅腔內(nèi)，驅(qū)動(dòng)電路通過(guò)控制法布里-珀羅腔內(nèi)液晶材料的有效折射率實(shí)現(xiàn)濾波器的調(diào)諧功能。第二種設(shè)計(jì)方案的主要技術(shù)特點(diǎn)與第一種設(shè)計(jì)方案的區(qū)別是：所述第一帶通濾波器和第二帶通濾波器分別由一個(gè)長(zhǎng)波通和一個(gè)短波通且具有不同截止頻譜的階躍式濾波器所替代。
【專利說(shuō)明】一種使用液晶相位調(diào)制器的可調(diào)諧窄帶光學(xué)濾波設(shè)備
[0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明屬于光電【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種使用液晶相位調(diào)制器的可調(diào)諧窄帶光學(xué)濾波設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0003]傳統(tǒng)的光學(xué)法布里-珀羅標(biāo)準(zhǔn)具是一種利用多光束干涉原理制作的濾波器件，主要有兩種類型:一種是空氣間隔的，一種是光學(xué)玻璃間隔的。通過(guò)兩個(gè)通光面上多層介質(zhì)膜的高反射率所形成法布里-珀羅腔的多光束干涉效應(yīng)，可以實(shí)現(xiàn)在寬頻譜范圍內(nèi)的多波長(zhǎng)窄帶濾波輸出，而且具有性能穩(wěn)定、通光孔徑大、光功率破壞閾值高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和成本低等特性，因此，被廣泛應(yīng)用于各類激光器、光學(xué)測(cè)量?jī)x器和光纖通訊器件中。
[0004]利用傳統(tǒng)的光學(xué)法布里-珀羅標(biāo)準(zhǔn)具可以實(shí)現(xiàn)透射光頻率的調(diào)諧功能。對(duì)于空氣間隔的法布里-珀羅標(biāo)準(zhǔn)具，可通過(guò)改變光的入射角度進(jìn)行調(diào)諧，但是這種方法的調(diào)諧范圍很?。灰部梢允褂糜脵C(jī)械方法(如步進(jìn)馬達(dá))改變法布里-珀羅標(biāo)準(zhǔn)具的腔長(zhǎng)進(jìn)行調(diào)諧，這種方法可以實(shí)現(xiàn)大的調(diào)諧范圍，但調(diào)諧精度低，而且對(duì)機(jī)械部件的精度要求高，穩(wěn)定性不好。另外，使用PZT壓電陶瓷(鋯鈦酸鉛)技術(shù)通過(guò)改變法布里-珀羅標(biāo)準(zhǔn)具的腔長(zhǎng)，可以提高調(diào)諧精度和速度，但是不易做到小型化，且驅(qū)動(dòng)電路也較復(fù)雜；改變標(biāo)準(zhǔn)具的溫度也可以實(shí)現(xiàn)較大范圍的調(diào)諧，但是，該方法的缺點(diǎn)是速度慢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種穩(wěn)定性強(qiáng)、調(diào)諧精度高、速度快且體積小并可以實(shí)現(xiàn)單模輸`出的可調(diào)諧窄帶光學(xué)濾波設(shè)備。
[0006]本發(fā)明解決現(xiàn)有的技術(shù)問(wèn)題是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
第一種方案:一種使用液晶相位調(diào)制器的可調(diào)諧窄帶光學(xué)濾波設(shè)備包括第一帶通濾波器、液晶相位調(diào)制器、第二帶通濾波器和驅(qū)動(dòng)電路，液晶相位調(diào)制器設(shè)置在由第一帶通濾波器和第二帶通濾波器構(gòu)成的法布里-珀羅濾波器的腔內(nèi)，驅(qū)動(dòng)電路通過(guò)控制法布里-珀羅腔內(nèi)液晶相位調(diào)制器實(shí)現(xiàn)濾波器的調(diào)諧功能，根據(jù)對(duì)所述的第一帶通濾波器和第二帶通濾波器設(shè)置不同的通帶寬度，來(lái)設(shè)置法布里-珀羅濾波器的自由光譜范圍，從而控制透過(guò)所述可調(diào)諧窄帶光學(xué)濾波設(shè)備的光信號(hào)的模的數(shù)量。
[0007]而且，所述的第一帶通濾波器和第二帶通濾波器是一種在光學(xué)透明材料的內(nèi)表面上設(shè)置的多層介質(zhì)膜的帶通濾波器并具有相同的透射帶寬，在所述帶通濾波器的通帶內(nèi)可根據(jù)對(duì)透射光的不同銳度系數(shù)的要求設(shè)置不同的反射率，一般該反射率在70%和95%之間，在通帶以外設(shè)置100%或接近100%的反射率，且在光學(xué)透明材料的外表面上設(shè)置光學(xué)增透膜。
[0008]而且，所述的第一帶通濾波器和第二帶通濾波器的通帶寬度小于所述法布里-珀羅濾波器的自由光譜范圍，使得透過(guò)所述可調(diào)諧窄帶光學(xué)濾波設(shè)備的光信號(hào)為單模光信號(hào)。
[0009]而且，所述的第一帶通濾波器和第二帶通濾波器的通帶寬度大于所述法布里-珀羅濾波器的自由光譜范圍，使得透過(guò)所述可調(diào)諧窄帶光學(xué)濾波設(shè)備的光信號(hào)為2個(gè)或2個(gè)以上的多模光信號(hào)。
[0010]第二種方案:一種使用液晶相位調(diào)制器的可調(diào)諧窄帶光學(xué)濾波設(shè)備包括一個(gè)長(zhǎng)波通階躍濾波器、液晶相位調(diào)制器、一個(gè)短波通階躍濾波器和驅(qū)動(dòng)電路，液晶相位調(diào)制器設(shè)置在由所述長(zhǎng)波通階躍濾波器和所述短波通階躍濾波器構(gòu)成的法布里-珀羅濾波器的腔內(nèi)，驅(qū)動(dòng)電路通過(guò)控制所述法布里-珀羅腔內(nèi)液晶相位調(diào)制器實(shí)現(xiàn)濾波器的調(diào)諧功能，根據(jù)對(duì)所述的長(zhǎng)波通階躍濾波器和短波通階躍濾波器設(shè)置不同的截止光頻率得到不同的組合通帶寬度，來(lái)設(shè)置法布里-珀羅濾波器的自由光譜范圍，從而控制透過(guò)所述可調(diào)諧窄帶光學(xué)濾波設(shè)備的光信號(hào)的模的數(shù)量。
[0011]而且，所述的長(zhǎng)波通階躍濾波器和短波通階躍濾波器是一種在光學(xué)透明材料的內(nèi)表面上設(shè)置的多層介質(zhì)膜的光學(xué)濾波器，所述的長(zhǎng)波通階躍濾波器對(duì)于小于截止頻率的光具有100%或接近100%的反射率，所述的短波通階躍濾波器對(duì)于大于截止頻率的光具有100%或接近100%的反射率；在所述的長(zhǎng)波通階躍濾波器和短波通階躍濾波器的通帶內(nèi)可根據(jù)對(duì)透射光的銳度系數(shù)的不同要求設(shè)置不同的反射率，一般該反射率在70%和95%之間，且在光學(xué)透明材料的外表面上設(shè)置光學(xué)增透膜，所述的長(zhǎng)波通階躍濾波器的截止頻率小于所述的短波通階躍濾波器的截止頻率，由所述的長(zhǎng)波通階躍濾波器的截止頻率和所述短波通階躍濾波器的截止頻率構(gòu)成所述的法布里-珀羅濾波器的通帶范圍。
[0012]而且，所述的法布里-珀羅濾波器的通帶范圍小于所述法布里-珀羅濾波器的自由光譜范圍，使得透過(guò)所述可調(diào)諧窄帶光學(xué)濾波設(shè)備的光信號(hào)為單模光信號(hào)。
[0013]而且，所述的法布里-珀羅濾波器的通帶范圍大于所述的法布里-珀羅濾波器的自由光譜范圍，使得透過(guò)所述可調(diào)諧窄帶光學(xué)濾波設(shè)備的光信號(hào)為2個(gè)或2個(gè)以上的多模光信號(hào)。
[0014]而且，所述的液晶相位調(diào)制器使用的是向列相型液晶材料，液晶材料的厚度為幾微米至十幾微米。
[0015]而且，所述的濾波器驅(qū)動(dòng)電路是一種頻率約為2千赫茲的方波脈沖電路，脈沖電壓幅度從O伏到正負(fù)5伏可調(diào)。
[0016]而且，所述的法布里-珀羅濾波器對(duì)零度或接近于零度入射光在前后兩個(gè)方向入射具有相同的功能。
[0017]而且，所述的可調(diào)諧窄帶光學(xué)濾波設(shè)備只對(duì)特定偏振方向的線偏振光有效，且其偏振方向與所述液晶相位調(diào)諧器的光軸方向一致。
[0018]
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:本發(fā)明設(shè)計(jì)合理，將液晶相位調(diào)制器放置在法布里-珀羅標(biāo)準(zhǔn)具的腔內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)透過(guò)法布里-珀羅濾波器的線偏振光頻率的連續(xù)、快速和精密調(diào)諧功能，并可以根據(jù)所設(shè)置的第一帶通濾波器和第二帶通濾波器的透射帶寬或所述長(zhǎng)波通和短波通階躍式濾波器的組合透射帶寬來(lái)設(shè)置法布里-珀羅腔的自由光譜范圍實(shí)現(xiàn)濾波器的單?；蚨嗄］敵觥１景l(fā)明具有無(wú)機(jī)械移動(dòng)部件、性能穩(wěn)定可靠、成本低、尺寸小、易于安裝及生產(chǎn)等特點(diǎn)，可滿足對(duì)于要求尺寸小和極端工作環(huán)境下的可靠運(yùn)行，可廣泛用于在激光器、光學(xué)測(cè)試、光纖通訊、生物、醫(yī)療器械和光纖傳感器網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域中。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1是一個(gè)普通法布里-珀羅標(biāo)準(zhǔn)具的示意圖；
圖2是液晶相位調(diào)制器的一種結(jié)構(gòu)不意圖；
圖3是光透過(guò)液晶相位調(diào)制器的相位隨外加電場(chǎng)的變化曲線；
圖4是液晶相位調(diào)制器的驅(qū)動(dòng)電信號(hào)的示意圖；
圖5是本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6是第一和第二帶通濾波器的透射光譜示意圖；
圖7是長(zhǎng)波通階躍濾波器的透射光譜示意圖；
圖8是短波通階躍濾波器的透射光譜示意圖；
圖9是普通法布里-珀羅標(biāo)準(zhǔn)具的透射光譜示意圖； 圖10是本發(fā)明的透射光譜示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例做進(jìn)一步詳述。
[0021]圖1給出了一種普通的法布里-拍羅(Fabry-Perot)光標(biāo)準(zhǔn)具100的示意圖。該法布里-珀羅光標(biāo)準(zhǔn)具100的材料一般在近紅外和可見光波段使用象融石英或BK7這樣的光學(xué)玻璃，假設(shè)材料的折射率為n，兩個(gè)通光面2和4都鍍高反射膜，其反射率為R，厚度為h，光以接近零度的入射角入射，則只有滿足2?=πιλ，才能透過(guò)標(biāo)準(zhǔn)具，其中m是透射光的級(jí)次。光標(biāo)準(zhǔn)具100的自由光譜范圍FSR1可以表示為:Δ λ = λ V (2nh),或用頻率表示:Δ V =c/ (2nh),其中c是光速。透射光的峰值頻率可以表示為:v =mc/ (2nh)，其中m是干涉級(jí)次，透射光的頻率帶寬可以表示為:
Δ v1/2 (FWHM) =c (1-R)/(2nhR1/2)，其中 c 是光速。
[0022]從上述兩個(gè)公式可以看出，光標(biāo)準(zhǔn)具100的自由光譜范圍FSR1與厚度為h成反比。假設(shè)材料的折射率為n=l.5，要實(shí)現(xiàn)FSR1=IOOGHz,厚度h~I毫米。自由光譜范圍FSR1越大，其厚度就越小。在標(biāo)準(zhǔn)具的材料和厚度確定后，透射光的頻率帶寬主要和反射率R有關(guān)，反射率越高，頻率寬帶或銳度(finesse)越小。法布里-拍羅(Fabry-Perot)光標(biāo)準(zhǔn)具的透射光譜的特點(diǎn)是每個(gè)透射譜的帶寬可以做到非常窄，透射光譜的頻率間隔相等并且光頻帶寬度非常寬，一般可覆蓋100納米以上的光頻譜帶，如圖9所示。
[0023]由于一般用作光電器件的液晶材料具有高的電阻率，因此，可以被認(rèn)為是理想的電介質(zhì)材料。由于構(gòu)成分子的有序取向和拉伸延長(zhǎng)的形態(tài)，液晶具有各向異性的電介質(zhì)特性和單軸對(duì)稱性，就象一個(gè)單軸晶體一樣，其光軸的方向與分子的排列取向一致。當(dāng)液晶分子在外界電場(chǎng)的作用下，會(huì)形成電偶極子。在電偶極子所形成的力矩作用下，使得液晶分子的取向轉(zhuǎn)向電場(chǎng)的方向，可以通過(guò)改變電場(chǎng)的強(qiáng)弱，改變液晶的光軸的方向。因此，可以利用液晶的這一特性制作光相位調(diào)制器，可調(diào)諧濾波器或其他光電器件，如光開關(guān)和光強(qiáng)調(diào)制器等。一般用作光電器件的液晶膜層的厚度為幾微米到十幾微米。本發(fā)明正是利用液晶在電場(chǎng)作用下對(duì)線偏振光的折射率產(chǎn)生改變這一特性設(shè)計(jì)而成。[0024]圖2是一個(gè)液晶相位調(diào)制器200的結(jié)構(gòu)示意圖，包括外層光學(xué)透明材料12和24，透明電極層16和26,隔離層19和液晶層18.—般在光學(xué)透明材料12和24的內(nèi)外兩側(cè)表面5和7鍍光學(xué)增透膜。液晶相位調(diào)諧器的兩個(gè)透明電極16和26與驅(qū)動(dòng)電路14相連接，由驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)信號(hào)在兩透明電極膜層之間形成驅(qū)動(dòng)電場(chǎng)，利用電場(chǎng)改變Fabry-Perot腔內(nèi)液晶的有效折射率n，來(lái)調(diào)節(jié)法布里-珀羅濾波器的透射光的光頻率V和自由光譜范圍(FSR)。通常的驅(qū)動(dòng)電場(chǎng)是電壓為幾伏，頻率為2千赫茲的方波信號(hào)，如圖4所示。圖3給出了一個(gè)厚度約為10微米的向列相型液晶在2KHz，最大幅度為+/-5伏的方波電壓的驅(qū)動(dòng)下，對(duì)光波長(zhǎng)為1550納米光波相位變化的關(guān)系示意圖。最大可實(shí)現(xiàn)約2 π的光相位延遲。
[0025]圖5所示是本發(fā)明的第一種結(jié)構(gòu)，可調(diào)諧法布里-珀羅濾波器300包括第一帶通濾波器10、液晶相位調(diào)制器200、第二帶通濾波器20和驅(qū)動(dòng)電路14，第一帶通濾波器10和第二帶通濾波器20分別為在光學(xué)透明材料9和23的外表面8和22或內(nèi)表面11和21上鍍多層介質(zhì)膜來(lái)實(shí)現(xiàn)。第一帶通濾波器10和第二帶通濾波器20具有相同的濾波特性，如圖6所示，在通帶范圍V1與V2之間(濾波區(qū)間32)，反射率為R，反射率越高，透射光譜約窄(一般對(duì)于光通訊，該反射率在70%到95%之間，對(duì)于其他應(yīng)用，則根據(jù)要求專門設(shè)置)，小于V1 (濾波區(qū)間30)或大于V2 (濾波區(qū)間34)反射率為100%或接近100%，而現(xiàn)代鍍膜技術(shù)可以把這個(gè)通帶頻譜范圍做到大于100納米。
[0026]第一種帶通濾波器設(shè)計(jì)方案:如在光學(xué)透明材料9和23的外表面8和22上鍍帶通濾波器多層介質(zhì)膜，在兩個(gè)濾波器10和20之間形成法布里-珀羅(Fabry-Perot)腔的長(zhǎng)度為Dp第二種帶通濾波器設(shè)計(jì)方案:如在光學(xué)透明材料9和23的內(nèi)表面11和21上鍍帶通濾波器多層介質(zhì)膜，則在兩個(gè)濾波器10和20之間形成法布里-珀羅(Fabry-Perot)腔的長(zhǎng)度為D2，顯然，由于D1要大于D2。因此，第一種設(shè)計(jì)方案能夠?qū)崿F(xiàn)的法布里-珀羅濾波器的自由光譜范圍要小于第二種設(shè)計(jì)方案。當(dāng)然，也可以在光學(xué)透明材料12和24的內(nèi)側(cè)和透明電極層16和26之間直接鍍多層介質(zhì)膜濾波器來(lái)實(shí)現(xiàn)，這樣，由于液晶的厚度很小(幾微米到十幾微米)，因此，可以實(shí)現(xiàn)本征自由光譜范圍(即在無(wú)外加電場(chǎng)時(shí)的可調(diào)諧濾波器的自由光譜范圍)更大的可調(diào)諧法布里-珀羅濾波器，但濾波器制作難度比較大。
[0027]以上述第一種帶通濾波器設(shè)計(jì)方案為例，在圖5中，入射到濾波器300的光束6是一束沿z方向傳播，偏振軸為X方向的線偏振光，與液晶相位調(diào)制器200的光軸方向相同，假設(shè)光透明材料的折射率為n，則在通帶范圍V1與V2之間，只有滿足2nD!+ gamma =mλ的光才能透過(guò)標(biāo)準(zhǔn)具，其中m是透射光的級(jí)次。濾波器300的自由光譜范圍FSR2S:Λ X = X2Z^nDjr),或用頻率表示:Λ v =c/QnD1+gamma )，其中c是光速，gamma代表由液晶在外加電場(chǎng)作用下由折射改變對(duì)入射光所產(chǎn)生的光程，透射光的峰值頻率可以表示為:vmc/OnDi+r)，其中m是干涉級(jí)次，透射光的頻率寬帶可以表示為: Δ V (FWHM) =c (1-R)/(QnDjr)R"2),其中 c 是光速。
[0028]根據(jù)上述公式，可調(diào)諧法布里-珀羅濾波器300對(duì)于接近零度入射的線偏振光，假設(shè)n=l.5，D1=I毫米，λ =1550納米，可以得到約150GHz的透射光峰值頻率的調(diào)諧范圍(約為濾波器300的本征自由光譜范圍FSR2的1.5倍)。相比較而言，根據(jù)上面的公式，對(duì)自由光譜范圍Λ V和透射光的頻帶寬帶的改變要小的多?？烧{(diào)諧法布里-珀羅濾波器的透射光譜示意圖如圖10所示。
[0029]由此可見，可調(diào)諧法布里-珀羅濾波器300在外加電場(chǎng)的作用下，可以實(shí)現(xiàn)較大范圍的透射光峰值頻率的調(diào)諧而基本不改變透射光的頻率寬帶和自由光譜范圍。這個(gè)特性對(duì)于可調(diào)諧法布里-珀羅濾波器300的許多應(yīng)用，如應(yīng)用于激光器和頻譜儀器等具有重要意義。同樣地，對(duì)第二種帶通濾波器設(shè)計(jì)方案也可以作相同的分析。在通帶范圍V1與V2以外的頻譜區(qū)間30和34，由于帶通濾波器10和20的反射率為100%或接近100%，因此，這部分入射光被濾波器300阻止了。
[0030]由以上分析可以看出，當(dāng)濾波器300的本征自由光譜范圍FSR1大于通帶范圍V2-V1時(shí)，只有一個(gè)模透過(guò)濾波器300 ;當(dāng)FSR2小于通帶范圍V2-V1，而大于0.5倍的(V2-V1 )時(shí)，只有2個(gè)模透過(guò)濾波器300.因此，當(dāng)?shù)谝粠V波器10和第二帶通濾波器20的通帶范圍確定后，可以通過(guò)設(shè)置濾波器300的本征自由光譜范圍(FSR)，實(shí)現(xiàn)在該通帶范圍內(nèi)，濾波器300的單?；?和2個(gè)以上模的可調(diào)諧輸出。由于圖6顯示的是一個(gè)理想的濾波器的濾波器特性曲線，實(shí)際上，上述帶通濾波器在頻譜區(qū)間30和32，32和34的過(guò)渡時(shí)，不會(huì)是一個(gè)跳變，而是存在一個(gè)過(guò)渡區(qū)間，因此，在設(shè)置第一帶通濾波器10和第二帶通濾波器20的通帶范圍時(shí)，還要考慮上述因素。
[0031]對(duì)于通帶范圍V2-V1較大的情況，如大于50納米，帶通濾波器10和帶通濾波器20的制作難度比較大，特別是，如要求在頻譜區(qū)間30和32，32和34的過(guò)渡區(qū)間小的情況，則難度更大。為此，設(shè)計(jì)了本發(fā)明的第二種結(jié)構(gòu):這個(gè)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)使用了兩個(gè)具有不同濾波范圍的階躍式濾波器分別代替第一帶通濾波器10和第二帶通濾波器20。如圖7所示，是一個(gè)長(zhǎng)波通階躍式濾波器，光頻率大于V1的光具有反射率為R,而光頻率小于V1的光具有反射率為100%或接近100%，用該長(zhǎng)波通濾波器代替帶通濾波器10。圖8所示的是一個(gè)短波通階躍式濾波器，光頻率小于V2的光具有反射率為R，而光頻率大于V2的光具有反射率為100%或接近100%，用該短波通濾波器代替帶通濾波器20，顯然，這個(gè)使用長(zhǎng)波通和短波通階躍式濾波器的結(jié)構(gòu)對(duì)濾波器300的功能與上述使用帶通濾波器的設(shè)計(jì)方案是相同的。
[0032]這個(gè)使用長(zhǎng)波通和短波通階躍式濾波器的第二種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是:(I)相對(duì)容易實(shí)現(xiàn)大的通帶范圍(V2-V1), (2)相對(duì)容易實(shí)現(xiàn)比較小的從截止到通帶或從通帶到截止帶的頻譜過(guò)渡，由于濾波器300具有對(duì)稱性和光路的可逆性，因此，把上述兩個(gè)階躍式濾波器互換，不影響濾波器300的性能。
[0033]需要強(qiáng)調(diào)的是，上述說(shuō)明僅起演示和描述的作用，并不是一個(gè)詳細(xì)無(wú)遺漏的說(shuō)明，也沒(méi)有意圖將本發(fā)明限制在所描述的具體形式上。經(jīng)過(guò)上面的描述，對(duì)本發(fā)明的許多改動(dòng)和變化都可能出現(xiàn)。所選擇的具體實(shí)施僅僅是為了更好的解釋本發(fā)明的原理和實(shí)際中的應(yīng)用。這個(gè)說(shuō)明能夠使熟悉此領(lǐng)域的人可以更好的利用本發(fā)明，根據(jù)實(shí)際需要設(shè)計(jì)不同的具體實(shí)施和進(jìn)行相應(yīng)的改動(dòng)。
【權(quán)利要求】
1.一種使用液晶相位調(diào)制器的可調(diào)諧窄帶光學(xué)濾波設(shè)備，其特征在于:包括第一帶通濾波器、液晶相位調(diào)制器、第二帶通濾波器和驅(qū)動(dòng)電路，液晶相位調(diào)制器設(shè)置在由第一帶通濾波器和第二帶通濾波器構(gòu)成的法布里-珀羅濾波器的腔內(nèi)，驅(qū)動(dòng)電路通過(guò)控制法布里-珀羅腔內(nèi)液晶相位調(diào)制器實(shí)現(xiàn)濾波器的調(diào)諧功能，根據(jù)對(duì)所述的第一帶通濾波器和第二帶通濾波器設(shè)置不同的通帶寬度，來(lái)設(shè)置法布里-珀羅濾波器的自由光譜范圍，從而控制透過(guò)所述可調(diào)諧窄帶光學(xué)濾波設(shè)備的光信號(hào)的模的數(shù)量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可調(diào)諧窄帶光學(xué)濾波設(shè)備，其特征在于:所述的第一帶通濾波器和第二帶通濾波器是一種在光學(xué)透明材料的內(nèi)表面上設(shè)置的多層介質(zhì)膜的帶通濾波器并具有相同的透射帶寬，在所述帶通濾波器的通帶內(nèi)可根據(jù)對(duì)透射光的不同銳度系數(shù)的要求設(shè)置不同的反射率，一般該反射率在70%和95%之間，在通帶以外設(shè)置100%或接近100%的反射率，且在光學(xué)透明材料的外表面上設(shè)置光學(xué)增透膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可調(diào)諧窄帶光學(xué)濾波設(shè)備，其特征在于: 所述的第一帶通濾波器和第二帶通濾波器的通帶寬度小于所述法布里-珀羅濾波器的自由光譜范圍，使得透過(guò)所述可調(diào)諧窄帶光學(xué)濾波設(shè)備的光信號(hào)為單模光信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種可調(diào)諧窄帶光學(xué)濾波設(shè)備，其特征在于: 所述的第一帶通濾波器和第二帶通濾波器的通帶寬度大于所述法布里-珀羅濾波器的自由光譜范圍，使得透過(guò)所述可調(diào)諧窄帶光學(xué)濾波設(shè)備的光信號(hào)為2個(gè)或2個(gè)以上的多模光信號(hào)。
5.一種使用液晶相位調(diào)制器的可調(diào)諧窄帶光學(xué)濾波設(shè)備，其特征在于:包括一個(gè)長(zhǎng)波通階躍濾波器、液晶相位調(diào)制器、一個(gè)短波通階躍濾波器和驅(qū)動(dòng)電路，液晶相位調(diào)制器設(shè)置在由所述長(zhǎng)波通階躍濾波器和所述短波通階躍濾波器構(gòu)成的法布里-珀羅濾波器的腔內(nèi)，驅(qū)動(dòng)電路通過(guò)控制所述法布里-珀羅腔內(nèi)液晶相位調(diào)制器實(shí)現(xiàn)濾波器的調(diào)諧功能，根據(jù)對(duì)所述的長(zhǎng)波通階躍濾波器和短`波通階躍濾波器設(shè)置不同的截止光頻率得到不同的組合通帶寬度，來(lái)設(shè)置法布里-珀羅濾波器的自由光譜范圍，從而控制透過(guò)所述可調(diào)諧窄帶光學(xué)濾波設(shè)備的光信號(hào)的模的數(shù)量。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種可調(diào)諧窄帶光學(xué)濾波設(shè)備，其特征在于:所述的長(zhǎng)波通階躍濾波器和短波通階躍濾波器是一種在光學(xué)透明材料的內(nèi)表面上設(shè)置的多層介質(zhì)膜的光學(xué)濾波器，所述的長(zhǎng)波通階躍濾波器對(duì)于小于截止頻率的光具有100%或接近100%的反射率，所述的短波通階躍濾波器對(duì)于大于截止頻率的光具有100%或接近100%的反射率；在所述的長(zhǎng)波通階躍濾波器和短波通階躍濾波器的通帶內(nèi)可根據(jù)對(duì)透射光的銳度系數(shù)的不同要求設(shè)置不同的反射率，一般該反射率在70%和95%之間，且在光學(xué)透明材料的外表面上設(shè)置光學(xué)增透膜，所述的長(zhǎng)波通階躍濾波器的截止頻率小于所述的短波通階躍濾波器的截止頻率，由所述的長(zhǎng)波通階躍濾波器的截止頻率和所述短波通階躍濾波器的截止頻率構(gòu)成所述的法布里-珀羅濾波器的通帶范圍。
7.根據(jù)權(quán)利要求5和6所述的一種可調(diào)諧窄帶光學(xué)濾波設(shè)備，其特征在于:所述的法布里-珀羅濾波器的通帶范圍小于所述法布里-珀羅濾波器的自由光譜范圍，使得透過(guò)所述可調(diào)諧窄帶光學(xué)濾波設(shè)備的光信號(hào)為單模光信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5和6所述的一種可調(diào)諧窄帶光學(xué)濾波設(shè)備，其特征在于:所述的法布里-珀羅濾波器的通帶范圍大于所述的法布里-珀羅濾波器的自由光譜范圍，使得透過(guò)所述可調(diào)諧窄帶光學(xué)濾波設(shè)備的光信號(hào)為2個(gè)或2個(gè)以上的多模光信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1和5所述的一種可調(diào)諧窄帶光學(xué)濾波設(shè)備，其特征在于:所述的液晶相位調(diào)制器使用的是向列相型液晶材料，液晶材料的厚度為幾微米至十幾微米。
10.根據(jù)權(quán)利要求1和5所述的一種可調(diào)諧窄帶光學(xué)濾波設(shè)備，其特征在于:所述的濾波器驅(qū)動(dòng)電路是一種頻率約為2千赫茲的方波脈沖電路，脈沖電壓幅度從O伏到正負(fù)5伏可調(diào)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1和5所述的一種可調(diào)諧窄帶光學(xué)濾波設(shè)備，其特征在于:所述的法布里-珀羅濾波器對(duì)零度或接近于零度入射光在前后兩個(gè)方向入射具有相同的功能。
12.根據(jù)權(quán)利要求1和5所述的一種可調(diào)諧窄帶光學(xué)濾波設(shè)備，其特征在于:所述的可調(diào)諧窄帶光學(xué)濾波設(shè)備只對(duì)特定偏振方向的線偏振光有效，且其偏振方向與所述液晶相位調(diào)諧器的 光軸方向一致。
【文檔編號(hào)】G02F1/13GK103777381SQ201210416718
【公開日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2012年10月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月28日
【發(fā)明者】高培良 申請(qǐng)人:天津奇譜光電技術(shù)有限公司