全光纤AOTF的发展与应用

光纤可调谐滤波器作为潜力巨大的光通信器件 ,近年来得到人们的广泛重视。声光可调谐滤波器具有制作工艺简单、插入损耗低、调谐范围宽、高速连续电调谐、多波长独立操作的优点 ,因而在未来全光网络中具有广泛的应用前景。对两种不同模式耦合原理进行了比较 ,介绍了声光可调谐滤波器的研究进展情况 ,分析了器件制作中主要存在的问题 ,并提出了器件在光通信系统中的应用和应用中存在的一些潜在问题。     

基于DSP和DDS技术的AOTF驱动系统设计

介绍了基于数字信号处理器（SDP）和直接数字频率合成器（DDS）的声光可调谐波光器（AOTF）驱动系统的设计问题，其中包括DDS的使用方法、DDS与DSP的接口设计、运放电路选择以及采用MOSFET的功放电路设计等。该驱动系统已用于驱动工作于红外区的声光可调谐滤光器，驱动频率15－40MHz，输出红外光波长范围2．5－5.0μm，驱动功率大于2W，频率转换时间小于0．4ms，频率稳定性达10^-6。     

利用AOTF的可调谐光纤激光器的特性研究

提出了一种新型的可调谐光纤激光器 ,其谐振腔是由声光可调谐波长滤波器 (AOTF)和掺铒光纤构成的Fabry Perot腔。该激光器具有调谐方便 ,调谐速度快和调谐范围大的优点。在忽略激发态吸收和放大的自发辐射情况下 ,对该激光器的线宽和调谐特性以及阈值抽运功率和斜率效率进行了理论计算。在中心工作波长 15 5 0nm处 ,得到输出峰值的半极大值线宽 (FWHM)约为 0 2 6nm ,并且在 15 5 0nm附近 ,声波频率每改变 1MHz所调谐的峰值波长间隔约为 8 95nm。理论上 ,调谐范围只受掺铒光纤增益和滤波器带宽的限制。计算结果表明 ,该激光器的阈值抽运功率和斜率效率分别为 0 795mW和 15 15 %。     

AOTF偏振光谱成像数据采集系统设计

偏振超光谱成像技术是一个新兴的交叉技术领域,探索该技术在航天、民用等领域的应用已经成为国内外的重点研究课题,特别是基于声光可调谐滤波器(AOTF)的光谱成像仪,与传统仪器相比,在工作机制和仪器设计上都有着众多的优点。通过研究AOTF的工作原理,分析实验中AOTF偏振光谱成像仪的工作过程,制定了相应的数据采集系统设计方案,并且详细论述了系统基于LabVIEW平台的设计流程,同时给出了各模块的LabVIEW程序设计框图。经过实测实验对系统的功能进行了验证,结果表明:系统能够高效可靠地完成对图像数据的采集与相应仪器的控制,具有一定的研究价值和实用价值。     

AOTF后楔角对光谱图像像质的影响

针对AOTF成像光谱仪的光谱图像退化程度难以定量化评价的问题,提出了包含后楔角影响的AOTF器件调制传递函数（MTF）定量计算方法。该方法通过建立AOTF的光谱-空间维响应模型获取AOTF器件的线扩散函数(LSF),然后通过线扩散函数傅里叶变换得到理论MTF。在验证实验中,截止频率内的MTF理论值与实测值相对偏差小于15%,可以为AOTF的像质评估提供理论依据。进而,通过该定量计算方法讨论不同AOTF后楔角对光谱图像像质的影响。通过仿真分析得出,AOTF的后楔角难以同时满足横向色差校正与图像退化抑制,需要根据实际应用对于空间分辨率以及横向色差的要求进行取舍。所以,针对AOTF不同后楔角进行光谱图像像质的定量分析对于评估AOTF光谱图像像质具有重要意义,为AOTF器件设计提供了理论依据。     

基于AOTF的在线汽车尾气监测系统

介绍了一种基于声光可调谐滤光器(AOTF)的在线汽车尾气监测系统。该系统采用e衍射光作为参比光束以补偿光源波动以及外界环境变化对测量结果的影响;采用o衍射光作为样品测量光束,根据朗伯比尔定律对汽车尾气中HC、CO和CO2的含量进行在线监测;还有数码相机对尾气排放量超标车辆的牌号进行拍照。该系统测试时间为30 ms,HC、CO和CO2的测量精度分别为3×10-6、0.04%和0.3%。该系统可设置在十字路口对汽车尾气进行在线检测,既提高了检测效率,同时也可通过通讯使数据在环保相关领域实现共享。     

声光可调谐滤波器（AOTF）之模分离器的研究及设计

声光可调谐滤波器的设计关键是它的各个模块,包括光波导、模分离器、声波导和叉指换能器的参数设计。采用BPM方法计算了模分离器中对称模和非对称模的相位差,得到了TE模具有100%的转换率,而TM模的转换率为0时所对应的中央耦合部分长度Lc和分叉角θ之间的关系曲线。从该曲线可以得到同时满足TE模叉通和TM模直通条件的Lc和θ。最后,再次利用BPM这一工具,对所设计的模分离器进行了性能分析。     

基于多谱段集成检测的宽光谱AOTF性能测试系统

声光可调谐滤波器(Acousto-Optic Tunable Filter, AOTF)是一种新型分光器件,近年来在光谱分析技术领域得到广泛应用.首先分析了AOTF的分光特性及驱动要求,介绍了AOTF器件的关键性能指标和测试方法.其次针对AOTF器件性能设计了专用测试系统.系统采用单色仪作为光源,通过多谱段集成检测方法,能对宽光谱AOTF器件进行驱动频率匹配、衍射效率和光谱分辨率的测试.测试系统波长的覆盖范围是400~3 200 nm,光源稳定性优于98%,光谱分辨率在450 nm处小于0.4 nm,在2 400 nm处小于2.0 nm.最后以短中波晶体的测试为例,验证了该测试系统的功能及性能,达到了设计要求.基于多谱段集成检测的宽光谱AOTF性能测试系统由于其高效、便捷等特点,具有很强的工程应用价值.     

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。     

可调谐光滤波器的研究

可调谐滤波器在光纤通信和光纤光栅传感中发挥了重要的作用.分别介绍了几种常用的可调谐光滤波的原理、结构和性能,分析了其发展趋势.     

声光滤波原理在光纤光栅中的应用

光纤光栅波长信号的解调是当前光纤传感领域中的关键技术之一,也是研究的热点。文中介绍了一种基于光纤光栅反射滤波技术,利用声光滤波器（AOTF）对反射谱进行动态扫描的波长解调方案,并给出了详细的理论推导和分析。本方案采用全光纤结构,数据经计算机处理,有效地提高了波长解调精度和系统稳定性。通过将波长的变化量转化为相对光强的变化,避免了使用光谱仪等昂贵设备,便于光纤光栅传感器的实际应用。     

AOTF的高光谱成像光谱仪的辐射定标技术

基于声光可调谐滤波器(AOTF)的高光谱成像光谱仪不同于传统的成像光谱仪,它利用声光调制的分光原理,在像面上得到空间信息和任意一个波段的光谱信息.但由于其分光原理和分光器件自身性能的特殊性,辐射定标的方法尚不成熟,辐射定标技术的精度和长期稳定性不能满足遥感应用的更高要求.结合AOTF高光谱成像光谱仪自身的性能和对辐射定标的要求,提出了基于探测器的定标方法和改进的数据处理算法,并对辐射定标的精度进行了分析.实验结果表明:定标后的成像光谱仪能够真实地反映地物目标的信息,有效地提高了成像光谱仪的信息定量化水平.     

AOTF器件制作中光刻工艺的研究

对在LiNbO3晶体基片上制作声光可调谐滤波器(AOTF)光刻工艺参数的确定进行了研究.着重研究了匀胶机转速、曝光时间和显影时间对光刻效果的影响.通过大量的实验得到了较好的光刻工艺参数,即在低速2850/8(rpm/s)和高速6000/25(rpm/s)的转速下取得较均匀的光刻胶后,在90℃下前烘30 min,再经过10 s曝光和10 s显影,最后再经过30 min的100℃后烘,可得到较好的光刻图样.经过显微镜观察,光刻好的图形表面洁净,侧壁陡直光滑,图形质量较好.     

TeO_2非同向声光可调谐德光器的成像分辨率

研究了非同向声光可调谐滤光器的成像分辨率和影响成像分辨率的因素。计算了ＴｅＯ２非同向声光可调谐滤光器的衍射角展宽ΔＱｄ与带通Δλ的关系。所得结果有助于非同向成像用的声光可调谐滤光器的设计。     

基于AOTF的光谱响应可编程成像光谱系统关键技术

基于声光可调谐滤波器(Acousto-Optical Tunable Filter,AOTF)的多频工作模式,提出了一种成像光谱系统光谱响应可编程的技术.阐述了该技术的原理方法,介绍了光谱可编程的测试结果,包括对滤光波长、光谱分辨率及滤波通带形状的软件控制.在此基础上,研制了一套光谱可编程成像光谱系统的原理样机并进行了初步的成像实验.通过实验结果证明了该技术的工程可行性和技术优势,为提高成像光谱系统的效率和灵活性提供了一种新的途径.     

单模光纤声光滤波器带宽特性的研究

研究了基于匹配包层 (MC)、色散位移 (DS)和色散补偿 (DC)单模光纤的声光滤波器的带宽特性。研究结果表明利用具有比较强的波导色散的光纤可以实现窄带声光滤波器。为了描述光纤的色散特性与滤波器带宽的关系 ,定义了一个新的表征光纤色散特性的参数 N并提出了通过测量光纤声光滤波器峰值波长调谐度来测量色散参数N的新方法。采用商用DC光纤在实验上实现了带宽为 0 5 5nm的半高全宽 (FWHM)全光纤声光滤波器。     

AOTF短波红外光谱仪的空间温度特性及其数据预处理模型

AOTF由于其具备体积小重量轻等特点,已成为深空遥感领域的重要分光器件.为了AOTF短波红外光谱仪能够在宽温度范围的空间环境内获得高精度的光谱反演数据,从光谱仪的设计原理入手,分析了温度环境变化对设备中射频功放和InGaAs探测器的影响,通过温度环境模拟实验,建立并验证了用于校正温度影响的光谱仪数据预处理模型,为AOTF短波红外光谱仪在深空探测中获取高精度数据提供了保障.     

以AOTF为核心的在线光谱测量系统的研制

概述了声光可调谐滤光器（AOTF）的基本色散原理，详细介绍了以AOTF为色散元件的红外光谱测量系统的组成以及采用聚苯乙烯作样品测量结果。文中对准直发射系统、聚焦接收系统的设计进行了详细分析并提出工作距离的概念和设计要求，与此同时对直接数字频率合成器（DDS）的使用以及DDS与0数字信号处理器（DSP）之间的接口设计进行了介绍。理论和实验表明，以AOTF色散元件的红外光谱测量系统结构简单,测量速度快，可广泛应用于在线光谱分析场合，本系统光谱测量范围为2.5-5.0μm，光谱分辨率为10nm。