声光可调谐滤波器的原理

滤波器的本质就是谐振电路，可调谐表示滤波器的谐振点可调。

声光可调谐滤波器(Acousto-opticTunableFilter，AOTF)的原理是根据声光衍射原理制成的分光器件，它由晶体和键合在其上的换能器构成，换能器将高频的RF驱动电信号（一般约为几十兆赫至二百兆赫之间）转换为在晶体内的超声波振动，超声波产生了空间周期性的调制，其作用像衍射光栅。

当入射光照射到此光栅后将产生布喇格衍射，其衍射光 的波长与高频驱动电信号的频率有着一一对应的关系。因此，只要改变RF驱动信号的频率，即可改变衍射光的波长，进而达到了分光的目的。

新特光电代理的声光可调滤波器(AOTF)用于快速和动态地从宽带或多线激光源中选择特定波长。当施加射频频率变化时，传输的波长就会改变，在数十微秒或更短的情况下调整光束或图像的波长。AOTFs适用于紫外到中红外，带宽分辨率不超过1nm。我们还提供大孔径成像滤波和边带抑制等选项。另可按要求提供光纤耦合的AOTF设备。

新特光电所代理Gooch & Housego 公司生产的声光可调谐滤波器产品种类多，覆盖波长范围从紫外到中红外波段。产品具有通光孔径大、频率范围宽、射频驱动功率低和衍射效率高等优点。

声光可调谐滤波器

其声光可调谐滤波器的特点：

• 多种波长范围可选
• 多种孔径尺寸可选，最大可达18mmX18mm（或更大）
• 主动温度稳定配置可选
• 分辨率远小于1nm 的准共线声光可调谐滤波器
• 线性光谱学的单通道和8 通道的射频驱动
• 16通道的射频驱动成像光谱技术的应用

声光可调谐滤波器的理论基础

声光可调谐光滤波器( acousto-optic tunable optical filters, AOT F) 的物理基础是基于光弹性效应, 即通过声光材料传输的声波或超声波信号产生随声波幅度周期性变化的应力, 使该材料的分子结构产生局部的密集和疏松, 相当于使折射率产生周期性的变化, 其结果是声波产生了可以对光束衍射的光栅。

AOTF所应用的基本原理有逆压电效应、声光效应、声光衍射、布拉格(Bragg)衍射。逆压电效应是指对晶体施加交变电场引起晶体机械变形的现象。声光效应是光通过声波扰动的介质时发生散射或衍射的现象。当超声波进入到晶体中时，声光晶体的光学性质会受到超声波的作用而改变，使声光晶体的折射率发生变化，而折射率的变化与超声波的强度有关，因此会形成随超声波强度不同变化的分布， 整个声光晶体就类似一个位相光栅，这种现象被称为声光效应。若同时有光传过介质，光将被相位光栅所衍射，称为声光衍射。布拉格衍射对方向和波长有选择性，当超声波频率af较高，光波入射的方向与超声波波面一定角度，且声光相互作用的长度 L较长，当有光波入射到介质中时，光波会和多个超声波波面发生相互的作用，因此声光介质产生周期性结构是相位与体位光栅性质的结合。入射光进入该声光介质时，受到相位影响和振幅影响。当入射光波的入射角满足一定的条件的情况下，各级衍射光在介质中会相互干涉，相互抵消，最后只存在 0 级和+1 级（或-1 级）的衍射光，这种现象就是布拉格衍射。

结论

声光可调谐滤波器是一种电调谐滤波器，具有很宽的光谱通带，很高的电调谐速率以及很好的光谱分辨率，同时声光可调谐滤波器在非临界相位匹配时具有较大的视场角，不需要进行光谱扫描就能对较大视场进行光谱分析，因此可以用于光谱成像系统，并且与系统光栅成像光谱仪相比具有结构简单、体积小、易于电脑程序控制等优点，具有很好的微型化的前景。

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