聲光可調(diào)濾波器（AOTF）是一種基于聲光調(diào)制器的光學(xué)濾波器。波長(zhǎng)調(diào)諧通過(guò)應(yīng)用的射頻頻率進(jìn)行電氣控制。

操作原理

如果將正弦（固定頻率）RF 輸入信號(hào)施加到調(diào)制器，則僅在窄光頻率范圍內(nèi)可能發(fā)生衍射，其中滿足涉及光波和聲波的相位匹配條件。觀察衍射光，得到帶通濾波器，而非衍射光提供陷波濾波器。

通過(guò)不同頻率的射頻波，人們可以處理不同的光頻率區(qū)域。例如，可以使用來(lái)自在不同激光線上發(fā)射的氬離子激光器的光輸入，并且使用可調(diào)諧濾波器一次可以僅傳輸這些線中的一根。

還可以使用不同RF頻率的任何疊加以獲得不同光頻率的衍射。任何波長(zhǎng)的衍射效率都可以通過(guò)相應(yīng)的射頻功率來(lái)控制。

根據(jù)設(shè)計(jì)，AOTF可以在數(shù)百納米寬的光波長(zhǎng)范圍內(nèi)工作。其他設(shè)備針對(duì)更窄波長(zhǎng)范圍內(nèi)的高分辨率進(jìn)行了優(yōu)化。其中一些還適用于超短脈沖。

聲光可調(diào)濾波器設(shè)計(jì)

由于不同應(yīng)用的要求非常不同，因此開發(fā)了不同類型的聲光濾波器。共線濾波器效率最高，但角度接受范圍較窄。一些設(shè)備使用光波和聲波之間的共線相互作用。例如，可以使用具有高聲光品質(zhì)因數(shù)的氧化碲（TeO 2）晶體，并施加聲學(xué)剪切波（即，具有垂直于波束方向的振蕩）。衍射光然后將具有與線偏振輸入光的偏振方向垂直的偏振方向。因此很容易在帶有偏振器的裝置之后隔離衍射光。這種裝置具有小的接受角，它們僅使用具有有限光束發(fā)散量的適當(dāng)對(duì)準(zhǔn)的激光束工作。

還有基于非共線幾何的可調(diào)濾波器。這些通常具有更大的接受角，但只有非常有限的相互作用長(zhǎng)度，因此衍射效率相應(yīng)地降低，或者需要更高的射頻功率。非共線濾波器可能更適合需要大接受角的應(yīng)用。

一些設(shè)備可以使用非偏振輸入，利用所用晶體材料的雙折射。不同的濾波器設(shè)計(jì)在各種性能參數(shù)方面可能會(huì)有很大差異，例如

• 光波長(zhǎng)的可尋址范圍

• 旁瓣抑制的頻譜分辨率和質(zhì)量

• 衍射效率和所需的射頻功率

所用射頻驅(qū)動(dòng)器的要求也很大程度上取決于設(shè)備設(shè)計(jì)及其應(yīng)用。

聲光可調(diào)濾波器的應(yīng)用

AOTF的廣泛應(yīng)用是在多光譜成像中，例如以激光顯微鏡的形式。該技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)是可以進(jìn)行非?？焖俚膾呙瑁ɡ缗c機(jī)械控制的光譜儀相比），從而可以快速獲取具有光譜信息的顯微鏡圖像。此外，光學(xué)裝置可以非常緊湊。

例如，對(duì)于用于監(jiān)測(cè)植物狀態(tài)的具有光譜分辨率的陸地觀測(cè)，可以利用非共線濾波器的大視野和高空間分辨率。還可以獲取有關(guān)光偏振的附加信息（分光偏振法）。

激光光譜還有其他應(yīng)用。例如，可以使用AOTF來(lái)選擇激發(fā)激光的某些波長(zhǎng)，使用另一個(gè)AOFT對(duì)激發(fā)光在某些樣品上引起的熒光進(jìn)行光譜過(guò)濾。

一些波長(zhǎng)靈活的波長(zhǎng)可調(diào)光源使用AOTF。

快速選擇某一波長(zhǎng)區(qū)域的能力也可用于基于波分復(fù)用的光纖通信。

G&H聲光可調(diào)濾波器

G&H為從紫外到中紅外的波長(zhǎng)區(qū)域提供了廣泛的AOTF系列，分辨率帶寬小于1nm。我們還提供大孔徑成像濾波和邊帶抑制等選項(xiàng)?？筛鶕?jù)要求提供光纖耦合AOTF設(shè)備。

在聲光可調(diào)諧濾波器 (AOTF) 中，RF 驅(qū)動(dòng)頻率應(yīng)用于聲光材料，例如二氧化碲 (TeO2 )，以創(chuàng)建衍射光柵，其中晶體的折射率隨位置而變化。當(dāng)相干光束通過(guò)晶體時(shí)，只有窄頻帶會(huì)相長(zhǎng)干涉（即滿足相位匹配條件）并有效傳輸以與未衍射光束不同的角度離開晶體。

具有波長(zhǎng)的光的選擇性衍射允許晶體充當(dāng)可調(diào)帶通濾波器。隨著射頻驅(qū)動(dòng)頻率的變化，窄通帶的中心波長(zhǎng)也會(huì)發(fā)生變化。與其他波長(zhǎng)選擇設(shè)備相比，聲光可調(diào)濾波器的主要優(yōu)勢(shì)是速度。波長(zhǎng)調(diào)諧可以在幾十微秒內(nèi)完成。

影響聲光可調(diào)濾波器選擇的因素包括：

• 波長(zhǎng)范圍

• 分辨率帶寬（報(bào)告為傳輸光束的光譜FWHM）

• 所需的光束尺寸或有效孔徑

• 光束準(zhǔn)直度

• 所需的調(diào)諧速度

• 偏振（我們建議使用偏振光以獲得最佳效率）

AOTF的大多數(shù)應(yīng)用涉及對(duì)來(lái)自寬帶光源（例如超連續(xù)譜光纖激光器）的光進(jìn)行過(guò)濾，或從多個(gè)激光波長(zhǎng)的組合光束中選擇單個(gè)波長(zhǎng)。

通常使用孔徑小于6毫米的AOTF，其在NIR波長(zhǎng)下的分辨率帶寬小于幾十納米，在可見光波長(zhǎng)下的分辨率帶寬小于10 納米。我們還提供準(zhǔn)共線AOTF，如果使用高度準(zhǔn)直的光操作，它可以提供<1nm 的分辨率帶寬。

具有更大孔徑 (>6mm) 的AOTF是一種強(qiáng)大的光譜成像工具，可快速有效地掃描整個(gè)圖像的波長(zhǎng)。這在高光譜成像、共聚焦顯微鏡和在線過(guò)程控制等高速應(yīng)用中非常有用。對(duì)于非常大的孔徑，AOTF的成本顯著增加，但它們?yōu)楣I(yè)和生物技術(shù)中的時(shí)間敏感多光譜測(cè)量提供了無(wú)與倫比的速度，接近實(shí)時(shí)視頻速率光譜成像。

我們的聲光可調(diào)諧濾波器使用內(nèi)部生長(zhǎng)的高質(zhì)量 TeO2晶體制造，拋光并按照嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)制造。我們提供從 350 nm 到 4.4μm的各種孔徑和分辨率帶寬的波長(zhǎng)。

我們可以過(guò)濾最大25毫米的圖像，滿足極低的驅(qū)動(dòng)器功率要求，或者設(shè)計(jì)AOTF來(lái)選擇和傳輸多個(gè)離散波長(zhǎng)。

聲光可調(diào)濾波器通常會(huì)在感興趣的分辨率帶寬之外出現(xiàn)漏光，通常低于峰值功率10-20dB。這是由于AOTF本身的響應(yīng)功能，但可以使用我們的專利技術(shù)將其最小化。我們提供多種型號(hào)的邊帶抑制功能，相對(duì)于主波束，帶外旁瓣減少了20dB以上。

我們的AOTF產(chǎn)品系列包括用于照明或激發(fā)波長(zhǎng)選擇以及多光譜或高光譜成像的特定應(yīng)用解決方案。為獲得最佳性能，我們建議使用匹配的射頻驅(qū)動(dòng)器，包括最新的數(shù)字頻率合成器 (DFS) 驅(qū)動(dòng)器技術(shù)和隨機(jī)訪問(wèn)波長(zhǎng)控制。

聲光可調(diào)濾波器的應(yīng)用

共聚焦顯微鏡、熒光成像、高光譜成像、成像光譜、激光波長(zhǎng)調(diào)諧、在線過(guò)程控制、光譜、波長(zhǎng)選擇