大孔径双色声光可调滤光器制造技术

本发明专利技术属于光电子技术领域，具体涉及一种大孔径双色声光可调滤光器；所述可调滤光器包括氧化碲晶体，所述氧化碲为六棱柱，该六棱柱的侧面包括第一通声面和第二通声面，第一吸声面和第二吸声面以及入光面和出光面；所述入光面位于所述第一通声面和所述第一吸声面之间，所述出光面位于所述第二通声面和第二吸声面之间；在所述第一通声面垂直方向上依次设置有第一键合层、第一换能器以及第一表电极，在所述第二通声面垂直方向上依次设置有第二键合层、第二换能器以及第二表电极；通过采用本发明专利技术的大孔径双色声光可调滤光器，可以让入射o光和入射e光同时获得大孔径角；最终使得整机系统的灵敏度越高，成像越清晰，光谱分析越准确。

【技术实现步骤摘要】
大孔径双色声光可调滤光器
本专利技术属于光电子
，具体涉及光谱成像与光谱分析的大孔径双色声光可调滤光器(Acousto-opticTunableFilter，AOTF)。
技术介绍
1974年，张以拯(I.C.Chang)采用“切面平行动量匹配条件”理论制成了首个非共线的大孔径角声光可调滤光器。这种非共线型声光可调滤光器具有入射孔径角大、体积小、扫描速度快、调谐范围宽、高和环境适应性好等优点，使得它在光谱成像、快速光谱分析等领域有了广泛的应用。声光可调滤光器孔径角越大，入射光与超声波发生声光互作用的光能量越多，滤出的衍射光就越多，整机系统的灵敏度越高，成像越清晰，光谱分析越准确。大孔径角声光可调滤光器的声光介质主要采用的是氧化碲晶体。氧化碲晶体是双折射晶体，其o光和e光的折射率是不一样的。在设计大孔径角声光可调滤光器时，对于同一个入射极角θ，入射o光需要的最佳超声极角是θ，入射e光需要的最佳超声极角是θ，θ和θ是不一样的，不一样的根源是o光和e光的折射率不同(o光和e光的折射率一样的晶体无法制作大孔径角声光可调滤光器)。常用的大孔径角声光可调滤光器都是针对入射e光设计的，人们已经推导出了入射e光大孔径角声光可调滤光器的系列计算公式：超声极角公式、孔径角公式、频率与波长的关系式等，还没有人推导入射o光大孔径角声光可调滤光器的计算公式。当需要一个声光可调滤光器同时对入射o光和入射e光进行滤光(双色滤光)时，目前采用的是同一个超声极角θ，而没有分别对入射o光和入射e光进行设计，这样的优点是工艺简单，缺点是不能让入射o光和入射e光同时获得大孔径角。实验表明，如果入射o光和入射e光都采用同一个超声极角，只能让一个入射光(入射o光或入射e光)获得大孔径角(设为γ)，另一个入射光的孔径角只能达到γ的一半。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述不足，本专利技术提出了大孔径双色声光可调滤光器，可以让入射o光和入射e光同时获得大孔径角。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种大孔径双色声光可调滤光器，所述可调滤光器包括氧化碲晶体1，所述氧化碲晶体1为六棱柱，该六棱柱的侧面包括第一通声面5和第二通声面12，第一吸声面2和第二吸声面9以及入光面4和出光面11；所述入光面4位于所述第一通声面5和所述第一吸声面2之间，所述出光面11位于所述第二通声面12和第二吸声面9之间；在所述第一通声面5垂直方向上依次设置有第一键合层8、第一换能器7以及第一表电极6，在所述第二通声面12垂直方向上依次设置有第二键合层13、第二换能器14以及第二表电极15；其中，第一键合层8与第一通声面5直接连接；第二键合层13与第二通声面12直接连接。进一步的，所述可调滤光器内还包括入射光路，所述入射光路垂直于所述入光面4，入射o光和入射e光共用所述入射光路；从所述入射光路中分别发射出入射e光和入射o光；计算出入射e光需要的最佳超声极角θe以及入射o光需要的最佳超声极角θo；入射o光与第二超声波10发生声光互作用产生的衍射e光；入射e光与第一超声波3发生声光互作用产生的衍射o光；并分别确定出入射e光和入射o光的水平孔径角和竖直孔径角；其中，入射光路与第一光轴[001]之间的夹角为θi，即入射极角为θi。优选的，所述第一超声波3的形成包括由射频信号RF1经第一表电极6输入到第一换能器7上，第一换能器7把射频信号RF1转化为超声振动传输到氧化碲晶体1内，从而在氧化碲晶体1内形成第一超声波3；所述第二超声波10的形成包括由射频信号RF2经第二表电极15输入到第二换能器14上，第二换能器14把射频信号RF2转化为超声振动传输到氧化碲晶体1内，从而在氧化碲晶体1内形成第二超声波10。进一步的，所述第一通声面5和所述第二通声面12不平行，其夹角β满足公式β＝|θe-θo|，其中，θe表示入射e光需要的最佳超声极角，即第一通声面5的法线与第一光轴[001]之间的夹角；θo表示入射o光需要的最佳超声极角，即第二通声面12的法线与第一光轴[001]之间的夹角。因而，氧化碲晶体则为非正六棱柱。进一步的，所述入射e光需要的最佳超声极角的计算公式包括ni表示入射e光在氧化碲晶体1内的折射率，no表示氧化碲晶体1内的o光折射率，α1表示入射e光与衍射o光在氧化碲晶体1内形成的夹角。进一步的，入射e光的水平孔径角Δθe和竖直孔径角ΔФe分别满足以下公式：其中，λ0表示为光波长，L表示为声光互作用长度，Δn为氧化碲晶体1内o光折射率no与反常e光折射率ne之差。进一步的，所述入射o光需要的最佳超声极角的计算公式包括nd表示衍射e光在氧化碲晶体1内的折射率；α2表示入射o光与衍射e光在氧化碲晶体1内的夹角；no表示氧化碲晶体1内的o光折射率。进一步的，入射o光的水平孔径角Δθo和竖直孔径角ΔФo满足公式：其中，λ0表示为光波长；L表示为声光互作用长度；Δn为氧化碲晶体1内o光折射率no与反常e光折射率ne之差；V为氧化碲晶体1内超声波的速度；f表示输入射频信号频率；σ的计算公式为：具体而言，本专利技术中入射o光和入射e光是共用一个光路入射，它们采用的是同一个入射极角θi。氧化碲晶体的两个通声面不平行：一个通声面，即第二超声面的第二超声极角是θo，它是专门针对入射o光设计的，能满足入射o光的大孔径角要求；另一个通声面，即第一超声面的第一超声极角是θe，它是专门针对入射e光设计的，能满足入射e光的大孔径角要求。本专利技术在氧化碲晶体的两个通声面上分别设计制作了换能器，超声极角为θo的通声面上的换能器厚度设为Lo，超声极角为θe的通声面上的换能器厚度设为Le。两个换能器的厚度Lo和Le可以一样，也可以不一样。换能器厚度一样，则入射o光和入射e光的滤光范围相同；换能器厚度不一样，则入射o光和入射e光的滤光范围不一样，入射o光和入射e光可以分别工作在可见光到中波范围内的任意一段。相比现有技术，本专利技术具有如下有益效果：1、本专利技术中入射o光和入射e光共用一个光路入射，因而便于光路设计，且使用方便；2、氧化碲晶体的两个通声面不平行：一个是专门针对入射o光设计(其超声极角为θo)，另一个是专门针对入射e光设计(其超声极角为θe)，入射o光和入射e光都能满足大孔径角的要求；3、在氧化碲晶体的两个通声面上分别设计制作了换能器，换能器的厚度可以分别独立控制。当两个换能器的厚度一样时，入射o光和入射e光的滤光范围相同；换能器厚度不一样，则入射o光和入射e光的滤光范围不一样，可以根据需要分别设计。附图说明图1为本专利技术的主结构示意图；图中，1、氧化碲晶体，2、第一吸声面，3、第一超声波，4、入光面，5、第一通声面，6、第一表电极，7、第一换能器，8、第一键合层，9、第二吸声面，10、第二超声波，11、出光面，12、第二通声面，13、第二键合层，14、第二换能器，15、第二表电极。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。实施例1本专利技术大孔径双色声光可调滤光器，如图1所示，所述可调滤光器包括氧化碲晶体1，所述氧化碲晶体1为六棱柱，该六棱柱的侧面包括第一通声面5和第二通声面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大孔径双色声光可调滤光器，所述可调滤光器包括氧化碲晶体(1)，所述氧化碲晶体(1)为六棱柱，该六棱柱的侧面包括第一通声面(5)和第二通声面(12)，第一吸声面(2)和第二吸声面(9)以及入光面(4)和出光面(11)；所述入光面(4)位于所述第一通声面(5)和所述第一吸声面(2)之间，所述出光面(11)位于所述第二通声面(12)和第二吸声面(9)之间；其特征在于，在所述第一通声面(5)垂直方向上依次设置有第一键合层(8)、第一换能器(7)以及第一表电极(6)，在所述第二通声面(12)垂直方向上设置有第二键合层(13)、第二换能器(14)以及第二表电极(15)；其中，第一键合层(8)与第一通声面(5)直接连接；第二键合层(13)与第二通声面(12)直接连接。

【技术特征摘要】
1.一种大孔径双色声光可调滤光器，所述可调滤光器包括氧化碲晶体(1)，所述氧化碲晶体(1)为六棱柱，该六棱柱的侧面包括第一通声面(5)和第二通声面(12)，第一吸声面(2)和第二吸声面(9)以及入光面(4)和出光面(11)；所述入光面(4)位于所述第一通声面(5)和所述第一吸声面(2)之间，所述出光面(11)位于所述第二通声面(12)和第二吸声面(9)之间；其特征在于，在所述第一通声面(5)垂直方向上依次设置有第一键合层(8)、第一换能器(7)以及第一表电极(6)，在所述第二通声面(12)垂直方向上设置有第二键合层(13)、第二换能器(14)以及第二表电极(15)；其中，第一键合层(8)与第一通声面(5)直接连接；第二键合层(13)与第二通声面(12)直接连接。2.根据权利要求1所述的一种大孔径双色声光可调滤光器，其特征在于，所述可调滤光器内还包括入射光路，所述入射光路垂直于所述入光面(4)，入射o光和入射e光共用所述入射光路；从所述入射光路中分别发射出入射e光和入射o光；计算出入射e光需要的最佳超声极角θe以及入射o光需要的最佳超声极角θo；入射o光与第二超声波(10)发生声光互作用产生的衍射e光；入射e光与第一超声波(3)发生声光互作用产生的衍射o光；并分别确定出入射e光和入射o光的水平孔径角和竖直孔径角；其中，入射光路与第一光轴之间的夹角为θi，即入射极角为θi。3.根据权利要求2所述的一种大孔径双色声光可调滤光器，其特征在于，所述第一超声波(3)的形成包括由射频信号RF1经第一表电极(6)输入到第一换能器(7)上，第一换能器(7)把射频信号RF1转化为超声振动传输到氧化碲晶体(1)内，从而在氧化碲晶体(1)内形成第一超声波(3)；所述第二超声波(10)的形成包括由射频信号RF2经第二表电极(15)输入到第二换能器(14)上，第二换能器(14)把射频...

【专利技术属性】
技术研发人员：张泽红，何晓亮，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十六研究所，
类型：发明
国别省市：重庆,50