聲光可調濾波器——可用于過濾光的聲光器件，由射頻輸入控制

聲光可調濾波器（AOTF）是一種基于聲光調制器的光學濾波器。波長調諧通過應用的射頻頻率進行電氣控制。

操作原理

如果將正弦（固定頻率）RF 輸入信號施加到調制器，則僅在窄光頻率范圍內可能發生衍射，其中滿足涉及光波和聲波的相位匹配條件。觀察衍射光，得到帶通濾波器，而非衍射光提供陷波濾波器。

通過不同頻率的射頻波，人們可以處理不同的光頻率區域。例如，可以使用來自在不同激光線上發射的氬離子激光器的光輸入，并且使用可調諧濾波器一次可以僅傳輸這些線中的一根。

還可以使用不同RF頻率的任何疊加以獲得不同光頻率的衍射。任何波長的衍射效率都可以通過相應的射頻功率來控制。

根據設計，AOTF可以在數百納米寬的光波長范圍內工作。其他設備針對更窄波長范圍內的高分辨率進行了優化。其中一些還適用于超短脈沖。

聲光可調濾波器設計

由于不同應用的要求非常不同，因此開發了不同類型的聲光濾波器。共線濾波器效率最高，但角度接受范圍較窄。一些設備使用光波和聲波之間的共線相互作用。例如，可以使用具有高聲光品質因數的氧化碲（TeO 2）晶體，并施加聲學剪切波（即，具有垂直于波束方向的振蕩）。衍射光然后將具有與線偏振輸入光的偏振方向垂直的偏振方向。因此很容易在帶有偏振器的裝置之后隔離衍射光。這種裝置具有小的接受角，它們僅使用具有有限光束發散量的適當對準的激光束工作。

還有基于非共線幾何的可調濾波器。這些通常具有更大的接受角，但只有非常有限的相互作用長度，因此衍射效率相應地降低，或者需要更高的射頻功率。非共線濾波器可能更適合需要大接受角的應用。

一些設備可以使用非偏振輸入，利用所用晶體材料的雙折射。不同的濾波器設計在各種性能參數方面可能會有很大差異，例如

• 光波長的可尋址范圍

• 旁瓣抑制的頻譜分辨率和質量

• 衍射效率和所需的射頻功率

所用射頻驅動器的要求也很大程度上取決于設備設計及其應用。

聲光可調濾波器的應用

AOTF的廣泛應用是在多光譜成像中，例如以激光顯微鏡的形式。該技術的主要優點是可以進行非常快速的掃描（例如與機械控制的光譜儀相比），從而可以快速獲取具有光譜信息的顯微鏡圖像。此外，光學裝置可以非常緊湊。

例如，對于用于監測植物狀態的具有光譜分辨率的陸地觀測，可以利用非共線濾波器的大視野和高空間分辨率。還可以獲取有關光偏振的附加信息（分光偏振法）。

激光光譜還有其他應用。例如，可以使用AOTF來選擇激發激光的某些波長，使用另一個AOFT對激發光在某些樣品上引起的熒光進行光譜過濾。

一些波長靈活的波長可調光源使用AOTF。

快速選擇某一波長區域的能力也可用于基于波分復用的光纖通信。

G&H聲光可調濾波器

G&H為從紫外到中紅外的波長區域提供了廣泛的AOTF系列，分辨率帶寬小于1nm。我們還提供大孔徑成像濾波和邊帶抑制等選項。可根據要求提供光纖耦合AOTF設備。

在聲光可調諧濾波器 (AOTF) 中，RF 驅動頻率應用于聲光材料，例如二氧化碲 (TeO2 )，以創建衍射光柵，其中晶體的折射率隨位置而變化。當相干光束通過晶體時，只有窄頻帶會相長干涉（即滿足相位匹配條件）并有效傳輸以與未衍射光束不同的角度離開晶體。

具有波長的光的選擇性衍射允許晶體充當可調帶通濾波器。隨著射頻驅動頻率的變化，窄通帶的中心波長也會發生變化。與其他波長選擇設備相比，聲光可調濾波器的主要優勢是速度。波長調諧可以在幾十微秒內完成。

影響聲光可調濾波器選擇的因素包括：

• 波長范圍

• 分辨率帶寬（報告為傳輸光束的光譜FWHM）

• 所需的光束尺寸或有效孔徑

• 光束準直度

• 所需的調諧速度

• 偏振（我們建議使用偏振光以獲得最佳效率）

AOTF的大多數應用涉及對來自寬帶光源（例如超連續譜光纖激光器）的光進行過濾，或從多個激光波長的組合光束中選擇單個波長。

通常使用孔徑小于6毫米的AOTF，其在NIR波長下的分辨率帶寬小于幾十納米，在可見光波長下的分辨率帶寬小于10 納米。我們還提供準共線AOTF，如果使用高度準直的光操作，它可以提供<1nm 的分辨率帶寬。

具有更大孔徑 (>6mm) 的AOTF是一種強大的光譜成像工具，可快速有效地掃描整個圖像的波長。這在高光譜成像、共聚焦顯微鏡和在線過程控制等高速應用中非常有用。對于非常大的孔徑，AOTF的成本顯著增加，但它們為工業和生物技術中的時間敏感多光譜測量提供了無與倫比的速度，接近實時視頻速率光譜成像。

我們的聲光可調諧濾波器使用內部生長的高質量 TeO2晶體制造，拋光并按照嚴格的標準制造。我們提供從 350 nm 到 4.4μm的各種孔徑和分辨率帶寬的波長。

我們可以過濾最大25毫米的圖像，滿足極低的驅動器功率要求，或者設計AOTF來選擇和傳輸多個離散波長。

聲光可調濾波器通常會在感興趣的分辨率帶寬之外出現漏光，通常低于峰值功率10-20dB。這是由于AOTF本身的響應功能，但可以使用我們的專利技術將其最小化。我們提供多種型號的邊帶抑制功能，相對于主波束，帶外旁瓣減少了20dB以上。

我們的AOTF產品系列包括用于照明或激發波長選擇以及多光譜或高光譜成像的特定應用解決方案。為獲得最佳性能，我們建議使用匹配的射頻驅動器，包括最新的數字頻率合成器 (DFS) 驅動器技術和隨機訪問波長控制。

聲光可調濾波器的應用

共聚焦顯微鏡、熒光成像、高光譜成像、成像光譜、激光波長調諧、在線過程控制、光譜、波長選擇