本發(fā)明涉及聲光濾波領(lǐng)域，尤其涉及一種基于角度調(diào)諧的聲光可調(diào)濾波裝置。

背景技術(shù)：

利用光學(xué)濾波方法，可以提取來自目標物體的特定光譜信息，該技術(shù)在軍事、農(nóng)業(yè)、刑事偵查、生命科學(xué)以及地質(zhì)勘探等領(lǐng)域中都有廣泛的應(yīng)用。利用光柵、三棱鏡以及帶通濾波片都可以實現(xiàn)對信號光的濾波，但是都有各自的缺點和不足，比如光柵的造價高，對環(huán)境的要求苛刻，不方便維護，應(yīng)用成本高；三棱鏡由于其采用的是色散的原理，因此濾波后的信號光譜連續(xù)分布，不易提取特定的光譜成分；帶通濾波片的中心波長一旦確定就不能調(diào)節(jié)，無法實現(xiàn)可調(diào)的濾波。為此，論文《一般相位匹配條件下聲光可調(diào)諧濾波器系統(tǒng)的理論分析》和發(fā)明專利（聲光可調(diào)濾波器）提出了基于二氧化碲晶體的聲光可調(diào)濾波器技術(shù)。該技術(shù)通過調(diào)節(jié)聲光濾波器所加載的射頻信號頻率，可以實現(xiàn)可調(diào)的光學(xué)濾波。但由于需要射頻源的輸出頻率連續(xù)可調(diào)、精度高，因此成本較高，限制其廣泛應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于角度調(diào)諧的聲光可調(diào)濾波裝置，通過調(diào)節(jié)聲光濾波器與入射信號光的夾角，控制聲光作用的過程，改變射頻信號頻率與濾波信號中心波長的對應(yīng)關(guān)系，在固定的射頻信號頻率下，實現(xiàn)濾波信號中心波長連續(xù)調(diào)諧。此種基于角度調(diào)諧的聲光可調(diào)濾波裝置結(jié)構(gòu)簡單、成本低、調(diào)諧精度高且操作方便。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種基于角度調(diào)諧的聲光可調(diào)濾波裝置，其包括計算機控制與分析系統(tǒng)以及依次設(shè)置的光源、光束準直系統(tǒng)、聲光濾波系統(tǒng)和光譜探測系統(tǒng)，聲光濾波系統(tǒng)和光譜探測系統(tǒng)分別與計算機控制與分析系統(tǒng)相連，來自光源的光束依次通過光束準直系統(tǒng)、聲光濾波系統(tǒng)到達光譜探測系統(tǒng)，在計算機控制與分析系統(tǒng)的控制下進行光譜信息的采集、分析和存儲，形成完整的光路連接，聲光濾波過程的光譜數(shù)據(jù)采集以及分析由計算機控制與分析系統(tǒng)完成。

所述的光源為鹵素?zé)?，在可見光至近紅外范圍內(nèi)可輸出連續(xù)譜。

所述的光束準直系統(tǒng)，由消色差的雙膠合凸透鏡組和雙膠合凹透鏡組構(gòu)成，來自光源的光束經(jīng)光束準直系統(tǒng)匯聚并準直后形成平行光束，進入聲光濾波系統(tǒng)進行聲光濾波。

所述的聲光濾波系統(tǒng)由聲光濾波器、電控角度精密調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)臺、射頻源以及擋光板組成；電控角度精密調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)臺采用電控馬達驅(qū)動，電控角度精密調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)臺下表面連接有支架，聲光濾波器固定于電控角度精密調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)臺上表面，電控角度精密調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)臺通過串口與計算機控制與分析系統(tǒng)連接；通過計算機控制與分析系統(tǒng)可以調(diào)節(jié)電控角度精密調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)角度，精確控制聲光濾波器相對來自光源光束的角度，聲光濾波器和射頻源之間通過射頻線連接；擋光板位于聲光濾波器的后端，擋光板接收經(jīng)聲光濾波器輸出的非濾波光束以及兩束濾波光束中的一束，防止影響后續(xù)的信號光譜接收。

所述的光譜探測系統(tǒng)為光纖光柵光譜儀，光纖光柵光譜儀包括光纖探頭、分光光柵以及高靈敏度ccd陣列，光纖探頭用來接收來自聲光濾波系統(tǒng)的濾波光束并送入分光光柵進行分光，再送入ccd陣列，ccd陣列用于測量濾波光束中不同波長信號光的強度，并將數(shù)據(jù)送入后續(xù)的計算機控制與分析系統(tǒng)。

所述的計算機控制與分析系統(tǒng)由pc機構(gòu)成，并通過usb連接線分別與聲光濾波系統(tǒng)中的射頻源以及光譜探測系統(tǒng)連接，通過串口與電控角度精密調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)臺連接，pc機內(nèi)置射頻源控制用軟件、光譜探測系統(tǒng)控制用軟件、電控角度精密調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)臺控制軟件，以及數(shù)據(jù)分析軟件，pc機利用射頻源控制軟件、光譜探測系統(tǒng)控制用軟件以及電控角度精密調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)臺控制軟件，分別對射頻源、光譜探測系統(tǒng)以及電控角度精密調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)臺進行參數(shù)調(diào)整與控制；pc機接收來自光譜探測系統(tǒng)的光譜數(shù)據(jù)并通過數(shù)據(jù)分析軟件完成光譜數(shù)據(jù)的分析以及存儲。

所述電控角度精密調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)臺為鋁合金材料加工，電控角度精密調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)臺的最小分辨率為5分，電控角度精密調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)臺上下表面均有螺旋。

所述擋光板為表面經(jīng)黑色陽極氧化處理的鋁合金圓盤。

所述光纖光柵光譜儀在可見光范圍內(nèi)的光譜分辨率為0.2nm。

本發(fā)明采用以上技術(shù)方案，由光束準直系統(tǒng)接收來自光源的光束，并對其進行縮束和準直；來自光束準直系統(tǒng)的出射光束進入聲光濾波系統(tǒng)，聲光濾波器對其進行聲光濾波；電控角度精密調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)臺可精密控制聲光濾波器相對于來自光束準直系統(tǒng)光束的角度，改變聲光濾波器濾波光束的中心波長，實現(xiàn)可調(diào)濾波；經(jīng)濾波器輸出的濾波光束由光譜探測系統(tǒng)接收并測量其光譜信息；計算機控制與分析系統(tǒng)接收來自光譜探測系統(tǒng)的光譜信息對其進行分析，并相應(yīng)調(diào)整射頻源、電控角度精密調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)臺以及光譜探測系統(tǒng)的參數(shù)保證最佳的光譜探測，最后對光譜的數(shù)據(jù)進行存儲，完成基于角度調(diào)節(jié)的聲光可調(diào)濾波。

本發(fā)明通過精確控制聲光濾波器的角度即可實現(xiàn)靈活的可調(diào)聲光濾波，濾波穩(wěn)定性好，裝置成本低，操控簡單，適合多種應(yīng)用場合。

附圖說明

以下結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明做進一步詳細說明；

圖1為本發(fā)明一種基于角度調(diào)諧的聲光可調(diào)濾波裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明一種基于角度調(diào)諧的聲光可調(diào)濾波裝置的原理流程示意圖。

具體實施方式

如圖1或2所示，本發(fā)明公開了一種基于角度調(diào)諧的聲光可調(diào)濾波裝置，其包括計算機控制與分析系統(tǒng)105以及依次設(shè)置的光源101、光束準直系統(tǒng)102、聲光濾波系統(tǒng)103和光譜探測系統(tǒng)104，聲光濾波系統(tǒng)103和光譜探測系統(tǒng)104分別與計算機控制與分析系統(tǒng)105相連，來自光源101的光束依次通過光束準直系統(tǒng)102、聲光濾波系統(tǒng)103到達光譜探測系統(tǒng)104，在計算機控制與分析系統(tǒng)105的控制下進行光譜信息的采集、分析和存儲，形成完整的光路連接，聲光濾波過程的光譜數(shù)據(jù)采集以及分析由計算機控制與分析系統(tǒng)105完成。

所述的光源101為鹵素?zé)?，在可見光至近紅外范圍內(nèi)可輸出連續(xù)譜。

所述的光束準直系統(tǒng)102，由消色差的雙膠合凸透鏡組和雙膠合凹透鏡組構(gòu)成，來自光源101的光束經(jīng)光束準直系統(tǒng)102匯聚并準直后形成平行光束，進入聲光濾波系統(tǒng)103進行聲光濾波。

所述的聲光濾波系統(tǒng)103由聲光濾波器、電控角度精密調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)臺、射頻源以及擋光板組成；電控角度精密調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)臺采用電控馬達驅(qū)動，電控角度精密調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)臺下表面連接有支架，聲光濾波器固定于電控角度精密調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)臺上表面，電控角度精密調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)臺通過串口與計算機控制與分析系統(tǒng)105連接；通過計算機控制與分析系統(tǒng)105可以調(diào)節(jié)電控角度精密調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)角度，精確控制聲光濾波器相對來自光源101光束的角度，聲光濾波器和射頻源之間通過射頻線連接；擋光板位于聲光濾波器的后端，擋光板接收經(jīng)聲光濾波器輸出的非濾波光束以及兩束濾波光束中的一束，防止影響后續(xù)的信號光譜接收。

所述的光譜探測系統(tǒng)104為光纖光柵光譜儀，光纖光柵光譜儀包括光纖探頭、分光光柵以及高靈敏度ccd陣列，光纖探頭用來接收來自聲光濾波系統(tǒng)103的濾波光束并送入分光光柵進行分光，再送入ccd陣列，ccd陣列用于測量濾波光束中不同波長信號光的強度，并將數(shù)據(jù)送入后續(xù)的計算機控制與分析系統(tǒng)105。

所述的計算機控制與分析系統(tǒng)105由pc機構(gòu)成，并通過usb連接線分別與聲光濾波系統(tǒng)103中的射頻源以及光譜探測系統(tǒng)104連接，通過串口與電控角度精密調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)臺連接，pc機內(nèi)置射頻源控制用軟件、光譜探測系統(tǒng)104控制用軟件、電控角度精密調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)臺控制軟件，以及數(shù)據(jù)分析軟件，pc機利用射頻源控制軟件、光譜探測系統(tǒng)104控制用軟件以及電控角度精密調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)臺控制軟件，分別對射頻源、光譜探測系統(tǒng)104以及電控角度精密調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)臺進行參數(shù)調(diào)整與控制；pc機接收來自光譜探測系統(tǒng)104的光譜數(shù)據(jù)并通過數(shù)據(jù)分析軟件完成光譜數(shù)據(jù)的分析以及存儲。

所述電控角度精密調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)臺為鋁合金材料加工，電控角度精密調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)臺的最小分辨率為5分，電控角度精密調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)臺上下表面均有螺旋。

所述擋光板為表面經(jīng)黑色陽極氧化處理的鋁合金圓盤。

所述光纖光柵光譜儀在可見光范圍內(nèi)的光譜分辨率為0.2nm。

如圖2所示，本發(fā)明基于角度調(diào)節(jié)的聲光可調(diào)濾波的具體過程如下：

步驟201：系統(tǒng)開，即整個聲光可調(diào)濾波系統(tǒng)的初始化，主要包括光譜探測系統(tǒng)104、聲光濾波系統(tǒng)103，以及計算機控制與分析系統(tǒng)105等。

步驟202：根據(jù)光源101發(fā)光情況對光束準直系統(tǒng)102以及聲光濾波系統(tǒng)103進行參數(shù)調(diào)節(jié)和設(shè)置，進行基于角度調(diào)節(jié)的聲光可調(diào)濾波。

步驟203：調(diào)節(jié)光譜探測系統(tǒng)104中光纖探頭的位置，對濾波光束進行準確接收，調(diào)整光譜探測系統(tǒng)104中ccd的增益，完成濾波光束光譜的最佳測量。

步驟204：利用計算機控制與分析系統(tǒng)105對測量的光譜數(shù)據(jù)進行分析處理，根據(jù)獲得的光譜參數(shù)，比如：強度、中心波長、帶通、旁瓣等，調(diào)整聲光濾波系統(tǒng)103中電控角度精密調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)臺的角度等參數(shù)，重新進行基于角度調(diào)節(jié)的聲光可調(diào)濾波。

步驟205：對獲得的濾波光譜結(jié)果進行存儲，基于角度調(diào)節(jié)的聲光可調(diào)濾波過程結(jié)束，系統(tǒng)關(guān)閉。

本發(fā)明采用以上技術(shù)方案，由光束準直系統(tǒng)102接收來自光源101的光束，并對其進行縮束和準直；來自光束準直系統(tǒng)102的出射光束進入聲光濾波系統(tǒng)103，聲光濾波器對其進行聲光濾波；電控角度精密調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)臺可精密控制聲光濾波器相對于來自光束準直系統(tǒng)102光束的角度，改變聲光濾波器濾波光束的中心波長，實現(xiàn)可調(diào)濾波；經(jīng)濾波器輸出的濾波光束由光譜探測系統(tǒng)104接收并測量其光譜信息；計算機控制與分析系統(tǒng)105接收來自光譜探測系統(tǒng)104的光譜信息對其進行分析，并相應(yīng)調(diào)整射頻源、電控角度精密調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)臺以及光譜探測系統(tǒng)104的參數(shù)保證最佳的光譜探測，最后對光譜的數(shù)據(jù)進行存儲，完成基于角度調(diào)節(jié)的聲光可調(diào)濾波。

本發(fā)明通過精確控制聲光濾波器的角度即可實現(xiàn)靈活的可調(diào)聲光濾波，濾波穩(wěn)定性好，裝置成本低，操控簡單，適合多種應(yīng)用場合。