[其他]一種改進的聲光調諧濾光器

無效

• 申請號: 87101685
• 申請日: 1987-03-05
• 公開（公告）號: CN87101685A
• 公開（公告）日: 1987-12-02
• 發明（設計）人: 弗里德里克·默克·里安;米爾頓·格特利布
• 申請（專利權）人: 西屋電氣公司
• 主分類號: G02B27/46
• 分類號: G02B27/46
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 劉建國

本發明涉及聲光調諧濾光器。本發明的改進的聲光調諧濾光器具有改善的結構，當聲光調諧濾光器工作在波長掃描模式時，該結構使分辨率的降低最小。

聲光濾光器這一術語指的是這種事實，即在某些雙折射光學材料中，作為e-光或O-光傳播的一束光，可以在確定的條件下，通過與在同一介質中傳播的聲波的相互作用和衍射，分別轉換成O-光和e-光。兩種轉換同時發生。這種現象已經用在生產其峰值透射波長可以通過適當選擇聲波頻率來選擇的窄帶光學濾光器中。這種濾光器利用在選定的氧化物材料中共線傳播的聲波和光束，已經典型地工作在可見光譜區。人們還知道，為了得到同樣的聲光窄帶濾波，可以把聲波與光束非共線地射入聲介質中。

在美國專利NO.3，792，287的說明書中敘述了新的、效率高的聲光材料，諸如鉈-砷-硒化物的研究，美國專利NO.3，929，970的說明書敘述了鉈-磷-硒化物，美國專利NO.3，799，659的說明書敘述了鉈-砷-硫化物。

聲光調諧濾光器已經使用在可以用來分析各種各樣工業生產過程的反應生成物的分析儀器中。聲光調諧濾光器也可用在與主機聯機的多功能分析儀中，在化學和石油工業中很需要這種分析儀作為過程分析儀，使工藝過程控制系統工作方便。在美國專利NO，4，490，845的說明書中講述了含有聲光器件的系統的一個例子。它講述一個自動化的聲光調諧濾光器紅外分析儀系統，在此系統中，由預先確定的射頻頻率信號有選擇地調諧一個窄帶通聲光調諧濾光器，使對應于要識別和分析的一種人們感興趣的特定分子種類的窄帶通有選擇地透過。上述分析儀系統在國際光學工程學會的SPIE會刊第268卷，第160～166頁“自動化聲光調諧濾光器（AOTF）紅外分析儀”中有更詳細的表述，本文把它做為參考。

聲光調諧濾光器（AOTF）是一種可以起光譜儀或單色儀作用的裝置。AOTF是這樣一種裝置，在這種裝置中聲波與特殊類型和取向的晶體內的光相互作用。該相互作用具體是，用給定頻率的射頻能量激勵附裝的換能器而產生的給定波長的聲波，和給定波長的光相互作用。如果窄帶光入射到AOTF上，則可以通過用適當頻率激勵換能器，使一個窄波長范圍的光與聲波相互作用或衍射。在AOTF工作期間，聲波從安裝在晶體一個表面上的換能器發出。聲波在晶體中傳播并碰到與換能器相對的面。當用固定射頻驅動頻率即固定聲波長的連續波使AOTF工作時，來自與換能器相對的晶體側面的聲反射不會在AOTF的作用中帶來問題。反射波同樣能夠產生入射光的衍射。因為反射波的波長與換能器產生的聲波波長相同，由反射產生的衍射光具有相同的波長，所以不會發生分辨率損耗或波長擴展。

然而，在某些應用中，希望把頻率掃描射頻驅動施加在換能器上。這種應用產生衍射光的波長掃描。自然會發生一些分辨率的損耗，其中，一個以上的聲波長存在于晶體內的光學孔徑中，造成一個以上波長光的分辨率的衍射。然而，當第一次和隨后的反射通過光路時，甚至會發生分辨率的更嚴重的損耗。這些反射代表在時間上產生得早得多的聲波，因此處于波長移動得更遠的掃描模式中。因此，衍射產生的光波長的總展寬更大，而且波長分辨率變差。已經提出建議，在與換能器面相對的晶體面安裝一個聲吸收器以衰減聲波反射。在實踐上，聲吸收器難于加工，它們不夠完善，總有一些聲波被反射，導致晶體性能降低。

一個目的是為聲光調諧濾光器提供一種結構，當其工作在波長掃描模式時，該結構使分辨率的降低最小。

另一個目的是提供一種理想地適用于頻率掃描射頻驅動工作模式的聲光調諧濾光器。

還有另一個目的是提供一種具有改善結構的AOTF，當其用在聲光調諧濾光器系統中時，有利于增加負載周期。

本發明包括一個下述類型的聲光調諧濾光器，其中一個光學調準的聲光晶體（13）具有一個光學輸入面（15）和一個光學輸出面（17），一束光相對于晶體光軸以一預定角度通過該晶體，一個適于與射頻能源相連接的聲換能器裝置（21）安裝在聲光晶體的第一個面上，以使聲波輸入到該晶體中，通過該晶體的光的一個選定的帶寬部分通過衍射與作為入射聲波頻率函數的其余的光區別開，其特征在于，與其上安裝該換能器裝置的所述的第一個面相對的該聲光晶體的第二個面（23），這個第二個面與所述的第一個面不平行，使輸入到該聲光晶體中的聲波被所述的不平行的第二個面所反射，以致于由此反射的聲波使通過該晶體的光產生最小的衍射。