基于寬光譜分束合束的波長(zhǎng)可調(diào)節(jié)光源構(gòu)建方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光源構(gòu)建方法，特別是一種基于寬光譜分束合束的波長(zhǎng)可調(diào)節(jié)非相干光源構(gòu)建方法，主要用于光電檢測(cè)、光學(xué)照明、光學(xué)加工、光學(xué)顯微、光學(xué)微操縱、光譜技術(shù)、光學(xué)測(cè)量、光化學(xué)、光學(xué)成像、激光醫(yī)學(xué)、光學(xué)投影、光學(xué)編碼、熒光激發(fā)等領(lǐng)域中的光源。
【背景技術(shù)】
[0002]物理學(xué)上光源指能發(fā)出一定波長(zhǎng)范圍的電磁波的物體，電磁波包括可見(jiàn)光與紫外線、紅外線、X射線等不可見(jiàn)光，光源通常指能發(fā)出可見(jiàn)光的發(fā)光體。光源種類很多，例如，熱輻射光源指的是電流流經(jīng)導(dǎo)電物體，使之在高溫下輻射光能的光源，包括白熾燈和鹵鎢燈兩種;氣體放電光源指電流流經(jīng)氣體或金屬蒸氣，使之產(chǎn)生氣體放電而發(fā)光的光源，氣體放電有弧光放電和輝光放電兩種；電致發(fā)光光源指在電場(chǎng)作用下，使固體物質(zhì)發(fā)光的光源。它將電能直接轉(zhuǎn)變?yōu)楣饽堋９庠磸V泛應(yīng)用于光電檢測(cè)、光學(xué)照明、光學(xué)加工、光學(xué)顯微、光學(xué)微操縱、光譜技術(shù)、光學(xué)測(cè)量、光化學(xué)、光學(xué)成像、激光醫(yī)學(xué)、光學(xué)投影、光學(xué)編碼、熒光激發(fā)等領(lǐng)域，發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。
[0003]在先技術(shù)中，存在一種波長(zhǎng)可調(diào)節(jié)光源構(gòu)建方法，參見(jiàn)美國(guó)專利，專利名稱:Coherent wavelength tunable laser apparatus，發(fā)明人:Ki Hong Yoon等五人，專利號(hào):US9099839B1，專利授權(quán)時(shí)間:2015年08月04日，雖然存在一定的特點(diǎn)，但是仍然存在本質(zhì)不足，I)利用激光諧振腔幾何結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)輸出波長(zhǎng)，調(diào)節(jié)增益實(shí)現(xiàn)增益大于損耗，達(dá)到激光輸出，系統(tǒng)復(fù)雜，光源構(gòu)建方法實(shí)現(xiàn)難度大；2)受限于增益介質(zhì)本質(zhì)增益特性，系統(tǒng)波長(zhǎng)調(diào)節(jié)范圍有限;3)光源系統(tǒng)構(gòu)建后不易調(diào)整，并且對(duì)機(jī)械定位要求高，系統(tǒng)構(gòu)建以及波長(zhǎng)調(diào)節(jié)靈活性差，功能可擴(kuò)充性不強(qiáng)，智能化程度低;4)本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)激光光束輸出，本質(zhì)上無(wú)法實(shí)現(xiàn)非相干光束輸出，此光源構(gòu)建方法在本質(zhì)上不能用于構(gòu)建波長(zhǎng)可調(diào)節(jié)非相干光源。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述技術(shù)的不足，提供一種基于寬光譜分束合束的波長(zhǎng)可調(diào)節(jié)光源構(gòu)建方法，具有構(gòu)建方法簡(jiǎn)單、方法容易實(shí)現(xiàn)、波長(zhǎng)可調(diào)節(jié)范圍大、波長(zhǎng)調(diào)節(jié)靈活、功能易于擴(kuò)充、智能化程度高、可實(shí)現(xiàn)非相干光束輸出、穩(wěn)定性高、使用便利等特點(diǎn)。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種基于寬光譜分束合束的波長(zhǎng)可調(diào)節(jié)光源構(gòu)建方法，其步驟為:I)寬光譜光源經(jīng)過(guò)色散元件在波長(zhǎng)維度上進(jìn)行空間域展開(kāi)，在寬光譜光源輸出端分光進(jìn)行功率控制；2)光場(chǎng)分束，構(gòu)成空間上波長(zhǎng)分散準(zhǔn)直光束;3)利用空間位置可調(diào)節(jié)夾縫進(jìn)行波長(zhǎng)通過(guò)選擇，在可調(diào)節(jié)夾縫透過(guò)光場(chǎng)出進(jìn)行分束對(duì)波長(zhǎng)進(jìn)行檢測(cè)，4)利用色散元件反向作用原理，將所選波長(zhǎng)光束導(dǎo)入固定輸出光路上，實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)可調(diào)節(jié)光源的構(gòu)建。
[0006]所述步驟I)的具體步驟:寬光譜光源在驅(qū)動(dòng)部件控制下出射光束，寬光譜光源出射光束的光路上設(shè)置光束調(diào)整部件、第一分光元件，光束調(diào)整部件調(diào)節(jié)光束參數(shù)或傳播特性，對(duì)光束進(jìn)行整形，達(dá)到準(zhǔn)直傳播要求，第一分光元件將光源出射光束部分能量分束，由功率光電探測(cè)器接受，作為寬光譜光源出射光強(qiáng)功率穩(wěn)定控制的反饋信號(hào)，控制寬光譜光源輸出功率穩(wěn)定；
所述步驟2)的具體步驟:寬光譜分束元件將入射準(zhǔn)直寬光譜光束在空間上按照波長(zhǎng)進(jìn)行分束，發(fā)生色散行為，形成發(fā)散多波長(zhǎng)光束，分束后光束經(jīng)過(guò)光束準(zhǔn)直組件進(jìn)行準(zhǔn)直，構(gòu)成空間上波長(zhǎng)分散準(zhǔn)直光束；
所述步驟3)的具體步驟:在空間上波長(zhǎng)分散準(zhǔn)直光束光路上設(shè)置有可移動(dòng)空間濾波器，允許射在空間濾波器上通光孔的光束通過(guò)，在位移控制器的驅(qū)動(dòng)控制下，移動(dòng)空間濾波器位置，實(shí)現(xiàn)所需要波長(zhǎng)光束的通過(guò)，同時(shí)在空間濾波器的光束出射一側(cè)光路上設(shè)置有第二分光元件，第二分光元件與空間濾波器相互剛性連接，分出光束由光譜探測(cè)部件檢測(cè)，對(duì)空間濾波器出射光束波長(zhǎng)進(jìn)行驗(yàn)證；
所述步驟4)的具體步驟:空間濾波器出射光束經(jīng)過(guò)會(huì)聚組件改變光束傳播方向，射向?qū)捁庾V合束元件，經(jīng)過(guò)步驟3)進(jìn)行不同波長(zhǎng)選擇輸出時(shí)，經(jīng)過(guò)寬光譜合束元件后，均由寬光譜合束元件同一輸出點(diǎn)出射，并且出射方向相同；控制分析單元與功率光電接收器、位移控制器、光譜探測(cè)部件相連接，對(duì)所選波長(zhǎng)輸出功率和波長(zhǎng)進(jìn)行閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)高性能波長(zhǎng)可調(diào)節(jié)光源。
[0007]所述的步驟I)中寬光譜光源為氙燈、鎢燈、自然發(fā)光體、多波長(zhǎng)激光系統(tǒng)或可調(diào)諧激光器中的任一種。
[0008]所述的步驟I)中光束調(diào)整部件為透鏡式光束調(diào)整部件、反射式光束調(diào)整部件、液晶光束調(diào)整部件或微納結(jié)構(gòu)光束調(diào)整部件中的任一種。
[0009]所述的步驟2)中寬光譜分束元件為光柵分束元件、棱鏡分束元件或微納分束元件中的任一種。
[0010]所述的步驟4)中寬光譜合束元件為光柵合束元件、棱鏡合束元件或微納合束元件中的任一種。
[0011]所述的步驟4)中控制分析單元為計(jì)算機(jī)、嵌入式系統(tǒng)、數(shù)字信號(hào)處理器或移動(dòng)終端設(shè)備中的任一種。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
1)在先技術(shù)利用激光諧振腔幾何結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)輸出波長(zhǎng)，調(diào)節(jié)增益實(shí)現(xiàn)增益大于損耗，達(dá)到激光輸出，系統(tǒng)復(fù)雜，光源構(gòu)建方法實(shí)現(xiàn)難度大。本發(fā)明基于色散元件作用機(jī)理，寬光譜光源經(jīng)過(guò)色散元件在波長(zhǎng)維度上進(jìn)行空間域展開(kāi)，在寬光譜光源輸出端分光進(jìn)行功率控制，進(jìn)行光場(chǎng)分束，利用空間位置可調(diào)節(jié)夾縫進(jìn)行波長(zhǎng)通過(guò)選擇，實(shí)現(xiàn)光源輸出波長(zhǎng)選擇，具有構(gòu)建方法簡(jiǎn)單和方法容易實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)；
2)由于在先技術(shù)受限于增益介質(zhì)本質(zhì)增益特性，系統(tǒng)波長(zhǎng)調(diào)節(jié)范圍有限。本發(fā)明本質(zhì)上為在寬光譜光源輸出光束后對(duì)波長(zhǎng)進(jìn)行展開(kāi)和選擇通過(guò)，對(duì)寬光譜光源沒(méi)有限制，系統(tǒng)波長(zhǎng)可選擇性廣泛，可調(diào)節(jié)輸出波長(zhǎng)范圍大，波長(zhǎng)調(diào)節(jié)靈活；
3)由于在先技術(shù)光源系統(tǒng)構(gòu)建后不易調(diào)整，并且對(duì)機(jī)械定位要求高，系統(tǒng)構(gòu)建以及波長(zhǎng)調(diào)節(jié)靈活性差，功能可擴(kuò)充性不強(qiáng)，智能化程度低。本發(fā)明中，原理上基于寬光譜分束合束，在構(gòu)建過(guò)程中采用模塊化處理，構(gòu)建系統(tǒng)對(duì)定位要求不高，并且部件布置靈活性高，方法具有功能易于擴(kuò)充、智能化程度高、構(gòu)建靈活等特點(diǎn)；
4)在先技術(shù)實(shí)現(xiàn)激光光束輸出，本質(zhì)上無(wú)法實(shí)現(xiàn)非相干光束輸出，此光源構(gòu)建方法在本質(zhì)上不能用于構(gòu)建波長(zhǎng)可調(diào)節(jié)非相干光源。本發(fā)明對(duì)寬光譜光源沒(méi)有限制，并且在可調(diào)節(jié)夾縫透過(guò)光場(chǎng)出進(jìn)行分束對(duì)波長(zhǎng)進(jìn)行檢測(cè)，然后利用色散元件反向作用原理，將所選波長(zhǎng)光束導(dǎo)入固定輸出光路上，實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)可調(diào)節(jié)非相干光源的構(gòu)建，具有可實(shí)現(xiàn)非相干光束輸出、穩(wěn)定性高、使用便利等特點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為本發(fā)明的基于寬光譜分束合束的波長(zhǎng)可調(diào)節(jié)光源構(gòu)建方法的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0015]—種基于寬光譜分束合束的波長(zhǎng)可調(diào)節(jié)光源構(gòu)建方法的基本構(gòu)思是:基于色散元件作用機(jī)理，寬光譜光源經(jīng)過(guò)色散元件在波長(zhǎng)維度上進(jìn)行空間域展開(kāi)，在寬光譜光源輸出端分光進(jìn)行功率控制，進(jìn)行光場(chǎng)分束，利用空間位置可調(diào)節(jié)夾縫進(jìn)行波長(zhǎng)通過(guò)選擇，在可調(diào)節(jié)夾縫透過(guò)光場(chǎng)出進(jìn)行分束對(duì)波長(zhǎng)進(jìn)行檢測(cè)，然后利用色散元件反向作用原理，將所選波長(zhǎng)光束導(dǎo)入固定輸出光路上，實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)可調(diào)節(jié)光源的構(gòu)建。
[0016]如圖1所示，本發(fā)明的實(shí)施例的具體實(shí)現(xiàn)步驟為:
步驟(I)寬光譜光源I在驅(qū)動(dòng)部件控制下出射光束，寬光譜光源I出射光束的光路上設(shè)置有光束調(diào)整部件2、第