一种宽带光源光谱平坦的系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种宽带光源光谱平坦的系统及方法

【技术实现步骤摘要】
一种宽带光源光谱平坦的系统及方法


[0001]本专利技术涉及宽带光源光谱改进领域，尤其涉及一种宽带光源光谱平坦的系统及方法
。

技术介绍

[0002]宽带光源，例如激光驱动白光光源
(LDLS
，
Laser Driven white Light Source)
具有高功率和宽带光谱，稳定性好，亮度高等优点，在滤光片
、
光学元器件测试
、
光谱分析
、
光学传感器检测等光学检测标定校准系统中得到了广泛应用
。LDLS
作为光学传感及测量装置中的光源，其光谱特性直接决定了测量装置的解调精度，物理量测量范围等参数
。
尤其在相位解调技术中，光源光谱特性的影响更为显著
。
其光谱顶部的非平坦化在传感解调技术中会降低解调系统的测量的准确性，从而影响解调的精度
。
例如，在光强传感器解调校准系统中，一般可采用宽带滤波片法，标准替代法测量宽带探测器的响应测试，根据不同单色波长的光谱响应值，从而解调出对应的物理参量，因而，在该解调过程中，光谱的平坦性就显得尤为重要
。
[0003]传统的氙灯光谱
(
如图1所示
)
光谱范围较宽，但光谱平坦性不好，其在可见光与近紫外区，光谱幅值波动量在
20dB
量级，光学传感器的测量光谱中的峰值位置受光源光谱分布的影响，从而引入了测量误差，直接影响了该系统的解调精度
。r/>此外，在宽带光子器件的测试和测量过程中，具有平坦光谱的宽带光源更利于器件的性能测试及应用
。
因而氙灯及其他光谱幅值变化大光源的光谱平坦化就显得尤为重要
。
[0004]光源的光谱平坦化装置主要基于声光可调谐滤波器
。
声光可调谐滤波器
(AOTF
，
Acousto
‑
Optic Tunable Filters)
对于所有入射波长都是同一个入射角度，所以白光光源入射角度调好一次固定就可以了
。
可以通过控制驱动器所加的超声波频率滤出所使用的波长，也可以通过控制多个通道，实现多通道波长输出，由于是基于声光原理，可以通过外加调制信号对所有通道的光进行开关调制和强度调制
。
例如公开号为
CN110031097A
的申请文件就是利用了上述方式进行光谱平坦化，将高斯型
SLED
光源的出射光分为两路，一路光直接入射非本征光纤法珀腔，产生类正弦的反射光谱，其反射光相消干涉的波谷位置与
SLED
光源的中心波长对应，与另外一路
SLED
的出射光通过光纤耦合器进行叠加，通过光纤衰减器调节两路光的光功率的比值，从而达到平坦化
SLED
光源光谱的目的
。
但是声光可调谐滤波器
(AOTF)
的波长带宽分辨率一般不会特别高，一般情况下是一个纳米到几个纳米的波长带宽，会根据器件以及使用波长的不同而不同
。
[0005]现有的光谱平坦方式主要用于光放大器或
ASE
光源的增益均衡，针对氙灯光源，如果利用现有技术进行光谱平坦化处理，存在结构复杂，光谱范围窄，易受外部干扰影响，成本高的问题
。
这样的光路对于宽带光源来说，由于光源光谱太宽，不能采用这种相消干涉的方法，此外，也达不到所需的精度，会导致在安装以及使用的过程中，系统复杂导致稳定性以及精度不够
。
因此，相消干涉的方式不能直接用于宽带氙灯以及普通光源的光谱平坦技术中
。

技术实现思路

[0006]在下文中给出了关于本专利技术的简要概述，以便提供关于本专利技术的某些方面的基本理解
。
应当理解，这个概述并不是关于本专利技术的穷举性概述
。
它并不是意图确定本专利技术的关键或重要部分，也不是意图限定本专利技术的范围
。
其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序
。
[0007]鉴于此，本专利技术为了解决上述问题，提出了一种宽带光源光谱平坦的系统及方法，实现宽带氙灯以及普通光源的光谱平坦
。
[0008]本专利技术提供一种宽带光源光谱平坦的系统，包括：宽带光源
、
聚焦准直器件组
、
闪耀光栅
、
空间光调制器
、
匀光棒和光谱仪；所述宽带光源发出的光束经过所述聚焦准直器件组变成平行光束之后，以所述闪耀光栅对应的闪耀角入射至所述闪耀光栅，经过所述闪耀光栅出射的第一级色散光汇聚到所述空间光调制器；采用正方向的调制光对所述空间光调制器的出射光进行调制并汇聚至所述匀光棒，经过匀光的光束输入至所述光谱仪
。
[0009]优选地，所述聚焦准直器件组包括沿光束传播方向依次设置的第一凸透镜
、
第二凸透镜
、
光学狭缝和柱面镜，所述光学狭缝设置在所述第二凸透镜的焦点处，所述宽带光源设置在所述第一凸透镜的焦点处
。
[0010]优选地，所述的系统还包括：第四透镜，所述第四透镜设置在所述闪耀光栅与空间光调制器之间的光路上，经过所述闪耀光栅出射的第一级色散光入射至所述第四透镜，经过所述第四透镜汇聚至所述空间光调制器的像面上
。
[0011]优选地，所述的系统，还包括：第五透镜，所述第五透镜设置在所述空间光调制器与所述匀光棒之间的光路上，经过所述空间光调制器出射的光束入射至所述第五透镜，经过所述第五透镜汇聚至所述匀光棒中
。
[0012]优选地，所述的系统，还包括：导光管，所述导光管与所述匀光棒连接，经过所述匀光棒出射的光束经过导光管后输入到所述光谱仪中
。
[0013]第二方面，本专利技术还提供一种宽带光源光谱平坦的方法，包括：
[0014]令宽带光源发出的光束经过聚焦准直器件组变成平行光束；
[0015]令所述平行光束以闪耀光栅对应的闪耀角入射至所述闪耀光栅，经过所述闪耀光栅出射的第一级色散光汇聚到空间光调制器；
[0016]采用正方向的调制光对所述空间光调制器的出射光进行调制并汇聚至匀光棒，经过匀光的光束输入至光谱仪
。
[0017]优选地，采用正方向的调制光对所述空间光调制器的出射光进行调制包括：
[0018]加载各个灰度图，得到所述宽带光源在不同灰级下对应的光谱，得到初始光谱波长与灰度的关系，完成初始定标；
[0019]将目标光谱与初始光谱进行比较，生成灰度调制系数；
[0020]加载灰度调制系数，计算目标光谱与光谱仪测量的调制光谱的差异值；
[0021]如果差异值满足预设条件，则调制完成；
[0022]如果差异值不满足预设条件，则重新生成灰度调制系数，并重复上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种宽带光源光谱平坦的系统，其特征在于，包括：宽带光源
、
聚焦准直器件组
、
闪耀光栅
、
空间光调制器
、
匀光棒和光谱仪；所述宽带光源发出的光束经过所述聚焦准直器件组变成平行光束之后，以所述闪耀光栅对应的闪耀角入射至所述闪耀光栅，经过所述闪耀光栅出射的第一级色散光汇聚到所述空间光调制器；采用正方向的调制光对所述空间光调制器的出射光进行调制并汇聚至所述匀光棒，经过匀光的光束输入至所述光谱仪
。2.
根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述聚焦准直器件组包括沿光束传播方向依次设置的第一凸透镜
、
第二凸透镜
、
光学狭缝和柱面镜，所述光学狭缝设置在所述第二凸透镜的焦点处，所述宽带光源设置在所述第一凸透镜的焦点处
。3.
根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，还包括：第四透镜，所述第四透镜设置在所述闪耀光栅与空间光调制器之间的光路上，经过所述闪耀光栅出射的第一级色散光入射至所述第四透镜，经过所述第四透镜汇聚至所述空间光调制器的像面上
。4.
根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，还包括：第五透镜，所述第五透镜设置在所述空间光调制器与所述匀光棒之间的光路上，经过所述空间光调制器出射的光束入射至所述第五透镜，经过所述第五透镜汇聚至所述匀光棒中
。5.
根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，还包括：导光管，所述导光管与所述匀光棒连接，经过所述匀光棒出射的光束经过导光管后输入到所述光谱仪中
。6.
一种宽带光源光谱平坦的方法，其特征在于，包括：令宽带光源发出的光束经过聚焦准直器件组变成平行光束；令所述平行光束以闪耀光栅对应的闪耀角入射至所述闪耀光栅，经过所述闪耀光栅出射的第一级色散光汇聚到空间光调制器；采用正方向的调制光对所述空间...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈义，郭鑫，石岩，占春连，金尚忠，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：发明
国别省市：