一種能輸出三種波長的聲光調(diào)制裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種能輸出三種波長的聲光調(diào)制裝置，涉及聲光調(diào)制器領(lǐng)域。該裝置由偏振分束鏡（1）、四分之一波片（2）、四個(gè)透鏡（3、5、7、9）、兩個(gè)聲光調(diào)制器（4、8）、兩個(gè)中心孔反射鏡（6、10）、光快門（11）、全反鏡（12）和控制器（13）組成。該裝置通過使用中心孔反射鏡（6、10），使調(diào)制光的光路縮短，不僅降低光路損耗，且這種三波長獨(dú)立控制的同軸光路設(shè)計(jì)也使得系統(tǒng)的調(diào)節(jié)和維護(hù)更加方便，不受調(diào)制頻率變化的影響；另一方面，用光快門（11）替代斬波輪，具有三種波長輸出光順序可調(diào)、時(shí)間間隔可變的特點(diǎn)。
【專利說明】一種能輸出三種波長的聲光調(diào)制裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及聲光調(diào)制器，尤其涉及能輸出三種波長(三種頻率)的聲光調(diào)制裝置。【背景技術(shù)】
[0002]聲光調(diào)制器利用聲光介質(zhì)在超聲波作用下產(chǎn)生的聲光效應(yīng)，可精確改變輸出光的頻率?；诼暪庹{(diào)制器實(shí)現(xiàn)三波長激光輸出的聲光調(diào)制系統(tǒng)，可用于在鈉層熒光激光雷達(dá)探測中產(chǎn)生三個(gè)調(diào)制頻率，從Na原子譜線的Doppler展寬和Doppler頻移中得到中層頂大氣的溫度和風(fēng)場信息。
[0003]基于聲光調(diào)制系統(tǒng)產(chǎn)生三波長激光輸出的方案有兩種，一種方案是White，M.CkFrequency-agile Na Lidar for the Measurement of Temperature and Velocity in theMesopause Region", thesis (Ph.D.) , Colorado State University, 1999)的聲光調(diào)制系統(tǒng)，該調(diào)制系統(tǒng)采用所有光路沿光軸直線排列，三種頻率(fO、f-、f+)的光路均經(jīng)過整個(gè)光路并由最后的反射鏡反射，因此調(diào)制光的光路較長，損耗大，調(diào)整和維護(hù)困難。另一種改進(jìn)型的方案是 KaifIer, B.(〃Na Lidar at ALOMAR - electrooptic improvements,analysis algorithms, and selected atmospheric observations 80 to 100 km aboveNorthern Norway", Diploma thesis, Ulm University, Germany, 2009)的聲光調(diào)制系統(tǒng)，其中經(jīng)第一個(gè)聲光調(diào)制器出來的調(diào)制光，要經(jīng)過兩個(gè)反射鏡反射回去，這種方案的不足之處在于，隨著調(diào)制光衍射角度的偏離，光學(xué)元件也需要進(jìn)行相應(yīng)的角度調(diào)整，這樣對系統(tǒng)的穩(wěn)定性提出了較高要求。此外，這兩種聲光調(diào)制系統(tǒng)的三波長輸出控制都是通過定制斬波輪實(shí)現(xiàn)的，三種波長的輸出光必須按照一定的時(shí)序、相同的時(shí)間間隔依次產(chǎn)生，不能改變?nèi)N波長的輸出順序和時(shí)間間隔。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是:提供一種能輸出三種波長的聲光調(diào)制裝置，該裝置對現(xiàn)有聲光調(diào)制系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)。一方面，通過使用中心孔反射鏡，使調(diào)制光f+和的光路縮短，降低光路損耗，且這種同軸光路設(shè)計(jì)也使得三波長的調(diào)節(jié)和維護(hù)更加方便，不受調(diào)制頻率變化的影響；另一方面，用光快門替代斬波輪，并結(jié)合控制器，有利于實(shí)現(xiàn)三種波長的輸出順序可調(diào)，時(shí)間間隔可變。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種能輸出三種波長的聲光調(diào)制裝置由偏振分束鏡、四分之一波片、四個(gè)透鏡、兩個(gè)聲光調(diào)制器、兩個(gè)中心孔反射鏡、光快門、全反鏡和控制器組成；
偏振分束鏡、四分之一波片、第一透鏡、第一聲光調(diào)制器、第二透鏡、第一中心孔反射鏡、第三透鏡、第二聲光調(diào)制器、第四透鏡、第二中心孔反射鏡和全反鏡依次同光軸放置；偏振分束鏡的透射光偏振方向與四分之一波片的晶軸方向之間呈45度或135度夾角，第一聲光調(diào)制器置于第一透鏡與第二透鏡之間的共焦點(diǎn)處，第二聲光調(diào)制器置于第三透鏡和第四透鏡之間的共焦點(diǎn)處，光快門安置在第二中心孔反射鏡與全反鏡之間，控制器分別與第一聲光調(diào)制器、第二聲光調(diào)制器和光快門連接，分別控制它們的開關(guān)狀態(tài)，以調(diào)節(jié)三種波長輸出光的順序和時(shí)間間隔。
[0006]入射光為線偏振光,調(diào)節(jié)其偏振方向與偏振分束鏡的透射光偏振方向一致；首先經(jīng)過四分之一波片變?yōu)閳A偏振光，然后在中心孔反射鏡或是全反鏡作用下，原路反射回來的光再次經(jīng)過四分之一波片，變?yōu)槠穹较蚺c入射時(shí)偏振方向垂直的線偏振光；最后輸出的線偏振光由偏振分束鏡反射出去。
[0007]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和效果:
整個(gè)光路沿軸心呈直線排布，通過使用中心孔反射鏡，將未調(diào)制光f0從中心孔中穿過。而對于調(diào)制光(f+，f-)，中心孔反射鏡的反射面將其沿原路反射回去，而未調(diào)制的光經(jīng)中心孔透射并由最后的光快門阻斷。這種設(shè)計(jì)縮短了調(diào)制光路長度，減小了損耗，三種波長輸出光均獨(dú)立調(diào)節(jié)，使整個(gè)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)和維護(hù)更加方便。此外，用光快門替代斬波輪，并利用控制器，可以實(shí)現(xiàn)三種波長輸出光的順序和時(shí)間間隔均可調(diào)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1為一種能輸出三種波長的聲光調(diào)制裝置的結(jié)構(gòu)不意圖。
[0009]其中:1偏振分束鏡、2四分之一波片、3第一透鏡、4第一聲光調(diào)制器、5第二透鏡、6第一中心孔反射鏡、7第三透鏡、8第二聲光調(diào)制器、9第四透鏡、10第二中心孔反射鏡、11光快門、12全反鏡、13控制器。
[0010]圖2為一種能輸出三種波長的聲光調(diào)制裝置分別輸出三種波長時(shí)的光路圖。
[0011]其中:圖2 Ca)表示輸出波長為f0的光路，此時(shí)，兩個(gè)聲光調(diào)制器4、8均關(guān)閉，光快門11打開，未調(diào)制光fo輸出；圖2 (b)表不輸出波長為f+的光路，此時(shí)，第一個(gè)聲光調(diào)制器4開啟，第二聲光調(diào)制器8和光快門11均關(guān)閉，調(diào)制光f+輸出；圖2 (c)表不輸出波長為f_的光路，此時(shí)，第二個(gè)聲光調(diào)制器8開啟，第一聲光調(diào)制器4和光快門11均關(guān)閉，調(diào)制光f_輸出。
圖3為中心孔反射鏡。
【具體實(shí)施方式】
[0012]由圖1可知，一種能輸出三種波長的聲光調(diào)制裝置由偏振分束鏡1，四分之一波片2，四個(gè)透鏡3、5、7、9，兩個(gè)聲光調(diào)制器4、8，兩個(gè)中心孔反射鏡6、10，光快門11，全反鏡12和控制器13組成。
[0013]偏振分束鏡1、四分之一波片2、第一透鏡3、第一聲光調(diào)制器4、第二透鏡5、第一中心孔反射鏡6、第三透鏡7、第二聲光調(diào)制器8、第四透鏡9、第二中心孔反射鏡10和全反鏡12依次同光軸放置；偏振分束鏡I的透射光偏振方向與四分之一波片2的晶軸方向之間呈45度或135度夾角，第一聲光調(diào)制器4置于第一透鏡3與第二透鏡5之間的共焦點(diǎn)處,第二聲光調(diào)制器8置于第三透鏡7和第四透鏡9之間的共焦點(diǎn)處，光快門11安置在第二中心孔反射鏡10與全反鏡12之間,控制器13分別與第一聲光調(diào)制器4、第二聲光調(diào)制器8和光快門11連接，分別控制它們的開關(guān)狀態(tài)，以調(diào)節(jié)三種波長輸出光的順序和時(shí)間間隔。
[0014]第一中心孔反射鏡6和第二中心孔反射鏡10均為中心開有圓孔的反射鏡，如圖3所示；控制器13是由電腦通過編程語言實(shí)現(xiàn)聲光調(diào)制器和光快門的開關(guān)狀態(tài)與開關(guān)時(shí)間控制的一種設(shè)備，其編程方法是本領(lǐng)域的公知常識。[0015]用本發(fā)明的裝置，輸出三種波長的方法為:
如果控制器13控制兩個(gè)聲光調(diào)制器(4，8)關(guān)閉，打開光快門11，這時(shí)入射光直接沿光軸傳播，在全反鏡12作用下原路返回，最后經(jīng)偏振分束鏡I的反射面輸出未調(diào)制光f0，如圖2 (a)所示。
[0016]如果控制器13控制光快門11和第二聲光調(diào)制器8關(guān)閉，開啟第一聲光調(diào)制器4，這時(shí)入射光第一次經(jīng)過第一聲光調(diào)制器4后發(fā)生一次正向調(diào)制,調(diào)制光偏離光軸,垂直打在第一中心孔反射鏡6上，原路反射回的一次調(diào)制光再次經(jīng)過第一聲光調(diào)制器4后發(fā)生二次正向調(diào)制，產(chǎn)生的調(diào)制光f+以同樣的角度返回到光軸上，最后由偏振分束鏡I的反射面輸出。同時(shí)，經(jīng)過第一聲光調(diào)制器4后的小部分未調(diào)制光仍沿光軸方向傳播,最后被關(guān)閉的光快門11阻擋，如圖2 (b)所示
如果控制器13控制光快門11和第一聲光調(diào)制器4關(guān)閉,打開第二聲光調(diào)制器8,這時(shí)入射光經(jīng)過第一聲光調(diào)制器4后不發(fā)生調(diào)制仍沿光軸方向傳播，第一次經(jīng)過第二聲光調(diào)制器8時(shí)發(fā)生一次負(fù)向調(diào)制，調(diào)制光偏離光軸，垂直打在第二中心孔反射鏡10上，原路反射回的一次調(diào)制光再次經(jīng)過第二聲光調(diào)制器8后發(fā)生二次負(fù)向調(diào)制，產(chǎn)生的調(diào)制光f_以同樣的角度返回到光軸上，最后由偏振分束鏡I的反射面輸出。同時(shí)，經(jīng)過第二聲光調(diào)制器8后的小部分未調(diào)制光仍沿光軸方向傳播，最后被關(guān)閉的光快門11阻擋，如圖2 (c)所示。
[0017]這樣就實(shí)現(xiàn)了三種波長(三種頻率)的分別輸出。
【權(quán)利要求】
1.一種能輸出三種波長的聲光調(diào)制裝置，其特征在于，該裝置由偏振分束鏡(I)、四分之一波片(2)、四個(gè)透鏡(3、5、7、9)、兩個(gè)聲光調(diào)制器(4、8)、兩個(gè)中心孔反射鏡(6、10)、光快門(11)、全反鏡(12)和控制器(13)組成； 偏振分束鏡(I)、四分之一波片(2)、第一透鏡(3)、第一聲光調(diào)制器(4)、第二透鏡(5)、第一中心孔反射鏡(6)、第三透鏡(7)、第二聲光調(diào)制器(8)、第四透鏡(9)、第二中心孔反射鏡(10)和全反鏡(12)依次同光軸放置；偏振分束鏡(I)的透射光偏振方向與四分之一波片(2)的晶軸方向之間呈45度或135度夾角，第一聲光調(diào)制器(4)置于第一透鏡(3)與第二透鏡(5)之間的共焦點(diǎn)處，第二聲光調(diào)制器(8)置于第三透鏡(7)和第四透鏡(9)之間的共焦點(diǎn)處，光快門(11)安置在第二中心孔反射鏡(10)與全反鏡(12)之間，控制器(13)分別與第一聲光調(diào)制器(4)、第二聲光調(diào)制器(8)和光快門(11)連接，分別控制它們的開關(guān)狀態(tài)，以調(diào)節(jié)三種波長輸出光的順序和時(shí)間間隔。
【文檔編號】G02B27/10GK103605219SQ201310368812
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月22日
【發(fā)明者】李亞娟, 程學(xué)武, 李發(fā)泉, 宋沙磊, 劉林美, 陳振威, 楊勇, 林鑫, 武魁軍, 夏媛, 龔順生 申請人:中國科學(xué)院武漢物理與數(shù)學(xué)研究所