声光可调谐滤波器驱动系统设计

声光可调谐滤波器(AOTF)作为一种新型分光元件,其功能的实现可通过对驱动电压的调节来控制衍射光光强,特别是对于非共线型AOTF,通过控制超声波频率能获得更高的衍射效率。该文介绍了基于单片机(SCM)和直接数字频率合成器(DDS)的AOTF的驱动系统设计,该系统主要由信号源模块、功率放大模块及上位机模块3部分组成。单片机用来实现上、下位机的通信及对DDS的控制功能,通过调整频率控制字使DDS输出不同频率的正弦信号;功放模块通过三级级联方式,无需进行阻抗匹配设计,且频带范围宽,接近3个倍频程。该系统可实现单频和扫频两种工作方式,驱动频率为30~200 MHz,驱动功率可达33dBm,结构简单,稳定性好。     

基于AOTF的近红外成像系统研究

以声光可调谐滤光器(AOTF)作为分光器件,采用FPA-640×512InGaAs焦平面阵列探测器作为光学敏感接收器件,设计了近红外成像系统。该系统由AOTF光路模块、射频驱动源模块及阵列探测器成像模块3大部分组成。首先介绍了AOTF的工作原理,并根据该原理设计了高频信号发生电路和功率放大电路,用来驱动AOTF衍射出不同波长的光波;以现场可编程门阵列(FPGA)作为核心处理单元的探测器成像模块,在接收到来自射频驱动同步接口电路的上升沿信号后,产生探测器正常工作所需时序,最终通过数据采集存储实现图像复原。搭建了近红外成像系统,实验表明,在0.9~1.7μm近红外波段范围内系统成像质量清晰,具有较高的应用价值。     

压电超声换能器阻抗特性分析与匹配设计

压电超声换能器在不同的工作频率下具有不同的输入阻抗,当驱动信号源输出阻抗与换能器输入阻抗失配时会产生能量损耗,导致无法满足换能器的功率要求,从而使其光谱衍射效率降低,影响光谱成像质量。为此对换能器阻抗频率特性的深入研究,设计了一种新型宽带阻抗匹配网络。通过ADS仿真及匹配电路的测试,最终在115~180 MHz超声波频率内可使换能器的光谱衍射效率最高达70%。     

AOTF-NIR宽带功率超声换能器阻抗匹配网络的设计与优化

随着近红外声光可调滤波器（Near Infrared Acousto-Optic Tunable Filter,AOTF-NIR）光谱成像技术在深空探测的广泛应用,超声换能器作为AOTF-NIR核心部件,对其工作带宽、光谱衍射效率及功率效率提出了更高的要求.超声换能器在不同频率下具有不同的输入阻抗,当驱动信号源输出阻抗与换能器输入阻抗失配时将会产生能量损耗,导致无法把功率最大限度的传递给换能器,从而使AOTF-NIR光谱衍射效率降低,影响光谱灵敏度.该文通过射频电路先进设计系统（Advanced Design System,ADS）仿真及实验测试,运用滤波器网络理论,采用LC无耗储能元件设计了一种带通型宽带匹配网络.最终在60-120MHz带宽范围内阻抗匹配网络的回波损耗S₁₁>-29.8dB,阻抗匹配网络功率效率达到90%以上.通过不断地微调优化匹配阻抗值及LC参数值,以此来提高光谱衍射效率,使光谱衍射效率最高达90%以上,提高了在620-1150nm波段内的光谱灵敏度及光谱成像清晰度.