本专利公开了一种双光路切换互参考高精度AOTF性能测试装置。测试装置包括波长可调谐激光器、中性密度滤光片、小孔光阑、格兰棱镜、二维电动转台、待检声光可调谐滤光器及驱动装置、反射动镜、探测器及探测器旋转装置、第一能量计探头、第二能量计探头。测试装置中波长可调谐激光器出射的激光光束先后通过中性密度滤光片、小孔光阑、格兰棱镜后得到线偏振准单色激光并垂直入射AOTF上，射频驱动器对AOTF施加一定的射频驱动，调整反射动镜的角度，使0级光和一级衍射光中的-1级光反射至探测器及探测器旋转装置，实现测试。本专利具有测试光路紧凑、测试步骤简明易操作、数据处理方法及流程明确等特点，在提高测试精度及系统稳定性的同时可实现高效率测试。
【技术实现步骤摘要】
： 本专利设及光学测量技术，具体指一种双光路切换互参考高精度AOTF性能测试 装置，它用于实现高精度的声光可调谐滤光器性能测试。
技术介绍
： 声光可调谐滤光器（Acousto-optictun油Iefilter,AOTFO是一种新型的色散分 光器件，其基于声光效应，通过射频可实现电调谐光谱滤波，因其全固态的结构而具有较好 的力、热特性；因其电调谐光谱滤波而具有灵活的光谱选择性能；且具有光谱采样间隔可 控，波长扫描快速等优点。非常适应光谱探测对灵活高效的数据获取要求，目前该项技术已 广泛应用于非成像及成像光谱仪器设备当中。[000引AOTF的分光原理姻附图1所示，AOTF由声光介质（一般为Te02)、声波吸收器和 换能器组成。当一束复色光通过一个高频振动的具有光学弹性的晶体时，满足动量匹配的 某一波长的光矢量与声波矢量将会在晶体内部产生非线性作用产生衍射光束，W-定的衍 射角度从晶体中透射出来，未发生衍射的复色光则沿原光线传播方向直接从晶体出射，由 此达到分光的效果。当晶体振动频率改变时，衍射出单色光的波长也相应改变，从而实现电 调谐光滤波。AOTF衍射性能包括衍射效率、光谱分辨率等，其性能与波长及晶体本身的参数 有关，对AOTF衍射性能的测试通常需要实现全波段覆盖。 利用激光作为光源，采用能量接收系统对零级及衍射光能进行测量及计算，从而 得出AOTF的衍射效率，是可行手段之一。但该手段由于激光器的单色性限制无法满足对 AOTF进行连续谱段测试的需求。利用波长可调谐激光器作为连续可调光源是另一种可行的 解决方式（专利CN101706361)，如图2所示，该方法通过光源的连续可调，并利用分束镜降 低光能不稳定性对测试精度的影响，可W实现宽波段及较高精度的测试。但是该方法也存 在局限性，主要表现为；（1)宽谱段测试时需要切换适应不同谱段的分束镜，同时为保证测 试精度需要测试该分束镜的波长-分束曲线，费时费力；（2)当对AOTF器件的±1级中的某 一级（如+1级）完成测试后，对另一级（如-1级）需要额外的安装夹器，并要重新调整光 路，操作性及一致性较差；（3)基矢的偏差及分束镜自身的性能稳定性均将影响测试精度。 专利（CN103913297)提出利用声光器件自身特性实现光能参考的AOTF测试方法。如图3 所示，该方法通过交换两个能量计的位置交替测量0级光和衍射光的光强，可有效消除光 源的不稳定W及探测器响应不一致对测量的影响。但该方法所述的两个能量计位置交换过 程将引入对准位置偏差，从而对测试精度造成影响；另外，能量计的位置交换及格兰棱镜切 换±1级光的操作，也不可避免地引起后续测试光路的变化，对操作要求高且影响仪器稳 定性。
技术实现思路
： 本专利的目的是提供一种新颖的利用可切换组件实现双光路互参考的高精度AOTF分光器件性能测试装置。 其中光路切换组件（反射动镜）实现±I级测试光路的稳定、便携切换；探测器旋 转装置实现对双光路互参考交替测试。本专利可在有效消除了光能不稳定性及能量计探头 响应不一致的影响情况下，实现±1级光路的快速切换测试的同时消除对后续光路系统结 构的影响。与现有技术相比，存在W下几方面的显著进步；1)提供一种新颖的测试方法及 装置，旋转实现双光路的交互参考探测，形成相应的数据处理公式，消除光能不稳定性及 能量计探头响应不一致引入的AOTF衍射性能测试误差；2)提供一种新颖的测试方法装置， 实现AOTF+1级光衍射性能测试光路便携稳定的切换。该专利具有测试光路紧凑、测试步 骤简明易操作、数据处理方法及流程明确等特点，在提高测试精度及系统稳定性的同时可 实现高效率测试。 基本原理；如图1所示，根据声光互作用原理，当一束复色光通过AOTF时，该复色 光分成两束线偏振光，即O光与e光。当射频驱动频率施加在晶体上后，其中e光发生衍射 后，形成+1级衍射光（0光）及0级光；O光同时也发生衍射，形成-1级衍射光（e光）及 0级光。利用待测AOTF晶体的O光衍射后的-1级光及0级光能总量与入射O光一致，e光 衍射后的+1级衍射光及0级光能总量也与入射e光一致的特性，可W测试衍射性能。 测试方法及装置： 1)如图6所示，测试装置包括可调谐激光器1、中性密度滤光片2、小孔光阔3、格 兰棱镜4、二维电动转台5、待检AOTF晶体及射频驱动器6、反射动镜7、探测器及探测器旋 转装置8。 可调谐激光器1波长范围210nm-2300nm，功率40mW-80mW。 中性密度滤光片2衰减范围10% -80%。[001引 小孔光阔3孔径范围在0.OSmm-O. 15mm。 反射动镜7反射率大于99%。探测器响应波长210nm-2300nm，旋转装置旋转角度 范围 0° -180°。 测试时，波长可调谐激光器1出射的激光光束先后通过中性密度滤光片2、小孔光 阔3、格兰棱镜4后得到线偏振准单色激光并垂直入射A0TF6上，射频驱动器对A0TF6施加 一定的射频驱动，调整反射动镜7的角度，使0级光和其中一级衍射光（如-1级）反射至 探测器旋转装置，实现测试。[001引其中，探测器旋转装置做处于0°及180°时可实现第一能量计探头8.1 和第二能量计探头8. 2分别对0级光和-1级衍射光便携稳定切换交互探测，由(n为待检AOTF的衍射效率，EO为第一能量计探头8. 1接收到探测器 旋转装置处于0°时的0级光能量，El为此时第二能量计探头8. 2接收到的衍射光能量；E0'为第一能量计探头8.1接收到探测器旋转装置处于180°的衍射光能量，E1'为此时第 二能量计探头8. 2接收到的0级光能量）处理，通过双光路互参考探测消除光源不稳定性 及能量计探头响应不一致的影响，实现声光可调谐滤光器衍射效率的高精度测试； 其中反射动镜7转动并结合格兰棱镜4的旋转角度改变入射光的偏振状态，实现 AOTF-I级衍射光至+1级光及其探测光路的切换，完成对AOTF-I级衍射光效率的测试。 2)测试装置中反射动镜的位置及参数按如下方法确定，如附图4所示，设衍射角 为e，反射镜中屯、离出射位置的距离为以〇级光线距探测器的垂直距离为H，M为两探测器 的水平距离。当晶体衍射光为-1级时，反射镜的位置为A，与水平方向的夹角为a;当衍射 光为+1级时，反射镜的位置为B，与水平方向的夹角为丫。两次反射动镜的旋转均恰好满 足光路反射至两能量计探头的中屯、位置。则根据几何光学原理，应满足：衍射角0，反射镜中屯、离出射位置的距离为LO级光线距探测器的垂直距离H- 旦确定，对于-1级衍射光，其与水平方向的夹角为a,满足a>45° +0/2，M的大小由 上式决定，当移动反射动镜时，其与水平方向的夹角丫满足如下方程： tan(2a-90° )tan(2a-90° - 0)+tan巧0。-2 丫）tan( 0-90。+2 丫）= 0 由此确定反射动镜的位置及两次旋转的角度。实现±1级衍射光切换及测量。 3)测试装置中探测器及探测器旋转装置8及第一能量计探头8. 1、第二能量计探 头8. 2具备如下特点：探测器及探测器旋转装置8的转轴通过第一能量计探头8. 1及第二 能量计探头8. 2光敏面的中屯、且与能量计探头8. 1、8. 2连线旋转形成的平面垂本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种双光路切换互参考高精度AOTF性能测试装置，它包括波长可调谐激光器(1)、中性密度滤光片(2)、小孔光阑(3)、格兰棱镜(4)、二维电动转台(5)、待检声光可调谐滤光器及驱动装置(6)、反射动镜(7)、探测器及探测器旋转装置(8)、第一能量计探头(8.1)、第二能量计探头(8.2)，其特征在于：波长可调谐激光器(1)出射的激光光束先后通过中性密度滤光片(2)、小孔光阑(3)、格兰棱镜(4)后得到线偏振准单色激光并垂直入射AOTF(6)上，射频驱动器对AOTF(6)施加一定的射频驱动，调整反射动镜(7)的角度，使0级光和一级衍射光中的‑1级光反射至探测器及探测器旋转装置(8)，实现测试。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：何志平，秦侠格，舒嵘，王建宇，杨秋杰，吴钰，白蕊霞，刘经纬，
申请(专利权)人：中国科学院上海技术物理研究所，
类型：新型
国别省市：上海;31
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