一種體全息光柵可調(diào)諧濾波器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光譜成像技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種體全息光柵可調(diào)諧濾波器。
【背景技術(shù)】
[0002]光譜成像技術(shù)能夠同時獲取目標的光譜信息和空間信息，對有效增加光學探測的信息量、完成復雜背景下目標的特征識別具有重要意義，在地物識別、天文觀測、生物醫(yī)學、資源勘探、環(huán)境監(jiān)測和自然災害預報等諸多領(lǐng)域都有廣闊的應用前景。
[0003]基于體全息光柵可調(diào)濾波器的光譜成像技術(shù)能夠同時實現(xiàn)目標面陣光譜成像和全色成像，并具有光譜透過率高、光譜調(diào)諧范圍寬、分辨率高、雜散光少、成像失真小、結(jié)構(gòu)簡單和通道可復用等一系列優(yōu)點，因此在眾多的光譜分離技術(shù)中具有獨特優(yōu)勢，是一種極具應用前景的光譜成像技術(shù)。
[0004]然而，在寬譜非準直光條件下進行光譜成像，普通的體全息光柵會產(chǎn)生嚴重的色模糊，而使用角錐棱鏡等光路折返器件使光路原路返回進行校正的方法會對光能量造成極大的損失，并且對于光柵的橫向尺寸要求較大，造成體全息光柵制作的困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為克服現(xiàn)有普通體全息光柵在寬譜非準直光條件下進行光譜成像，會產(chǎn)生嚴重色模糊的技術(shù)缺陷，并盡可能減小器件的尺寸，本發(fā)明公開了一種體全息光柵可調(diào)諧濾波器。
[0006]本發(fā)明所述一種體全息光柵可調(diào)諧濾波器，包括介質(zhì)腔和兩個相同的體全息光柵，所述介質(zhì)腔具有一組平行外表面，兩個體全息光柵分別位于介質(zhì)腔的該組平行外表面上，且安裝方向相反；介質(zhì)腔內(nèi)為真空或填充有其他光介質(zhì)。
[0007]具體的，所述光介質(zhì)為空氣、水、液晶、固體透光物質(zhì)中的一種。
[0008]優(yōu)選的，還包括旋轉(zhuǎn)平臺，所述介質(zhì)腔固定安裝在旋轉(zhuǎn)平臺上，安裝有體全息光柵的面垂直于旋轉(zhuǎn)平臺表面。
[0009]優(yōu)選的，所述介質(zhì)腔為平行六面體。
[0010]優(yōu)選的，介質(zhì)腔的平行外表面之間間距A=L/tan( θ ιη+ Θ out);兩個體全息光柵的中軸線間距B=0.5L ;其中L為體全息光柵長度，θ ιη、Θ _分別為光束的入射角和出射角。
[0011]采用本發(fā)明所述一種體全息光柵可調(diào)諧濾波器可實現(xiàn)清晰的光譜成像面，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點:
一.光路結(jié)構(gòu)簡單，光譜透過率高；
二.對二級體光柵橫向尺寸要求低，降低了體全息光柵的加工難度；
三.出射光場與入射光場方向平行，易于搭建光譜成像系統(tǒng)；
四.器件體積小、重量輕、可移植性強，適用于多種光譜成像系統(tǒng)光路。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明所述一種【具體實施方式】結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明一種【具體實施方式】俯視示意圖；
圖3為本發(fā)明的一種使用方式示意圖；
圖4為本發(fā)明所述平行外表面之間間距A、兩個體全息光柵的中軸線間距B、體全息光柵長度L的示意圖；
圖中附圖標記名稱為:10_—級全息光柵11-二級全息光柵20-第一側(cè)壁21-第二側(cè)壁22-頂蓋23-底板30-光介質(zhì)40-旋轉(zhuǎn)平臺50-入射光場51-衍射光場52-出射光場。
[0013]
【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步的詳細說明。
[0015]本發(fā)明所述一種體全息光柵可調(diào)諧濾波器，包括介質(zhì)腔和兩個相同的全息光柵，所述介質(zhì)腔具有一組平行外表面，兩個全息光柵分別位于介質(zhì)腔的該組平行外表面上，且安裝方向相反；介質(zhì)腔內(nèi)為真空或填充有其他光介質(zhì)。
[0016]如圖1所示，體全息光柵對作為光譜濾波和消除成像色模糊的結(jié)構(gòu)，包括一級體全息光柵10和二級體全息光柵11，其中，一級體全息光柵10位于介質(zhì)腔前端的平面，二級體全息光柵11位于介質(zhì)腔后端平面，圖1所示的【具體實施方式】中，介質(zhì)腔為平行六面體，包括第一側(cè)壁20，第二側(cè)壁21，頂蓋22，底板23。介質(zhì)腔用于固定一級體全息光柵10和二級體全息光柵20，以及盛裝不同折射率的填充介質(zhì)。根據(jù)不同應用場合的需要，介質(zhì)腔內(nèi)為真空或填充有其他光介質(zhì)30，可以使用不同折射率的光介質(zhì)，例如空氣、透光液體例如水或水溶液、液晶、透光固體物質(zhì)等，由于光譜濾波調(diào)諧的過程中出射角會不斷變化，要保證二級體光柵始終能完整接收到一級體光柵的衍射光，二級體光柵的橫向長度與角度變化值和光柵間距正相關(guān)，因此選用較大折射率的光介質(zhì)30可以減小一級體全息光柵10的出射光角度，從而減小二級體全息光柵所需要的長度，降低二級體全息光柵的制作難度和減小體積重量。
[0017]所謂安裝方向相反即保證一級體全息光柵與二級體全息光柵的光路重合但方向相反，如圖2所不，入射光場50和出射光場52相互平行，衍射光場分別作為一級體全息光柵與二級體全息光柵的出射光和入射光，即兩個體全息光柵的光路重合但方向相反。
[0018]本發(fā)明所述基于體全息光柵的可調(diào)諧濾波成像器件以俯視角度來看，呈現(xiàn)平行四邊形樣式，二級體全息光柵11的位置正好接收一級體全息光柵的衍射光10，這樣可以盡可能減小對二級體全息光柵長度11的要求。采用平行四邊形截面或平行六面體形式的介質(zhì)腔可以更好的實現(xiàn)光路逆轉(zhuǎn)并便于制造。
[0019]本發(fā)明的工作原理如下，如圖3所示:入射光場50進入一級體全息光柵10，一級體全息光柵10的衍射光場51經(jīng)過光介質(zhì)30后，經(jīng)過二級體全息光柵11衍射，校正色模糊，從而得到某一譜段的清晰圖像。使用時，還可以設置旋轉(zhuǎn)平臺，將介質(zhì)腔固定在旋轉(zhuǎn)平臺表面，一級體全息光柵10位于旋轉(zhuǎn)平臺40的中心，通過旋轉(zhuǎn)平臺40轉(zhuǎn)動改變?nèi)肷涔鈭?0的入射角，從而改變?yōu)V波波長，并保證入射光場50始終從一級體全息光柵10的中心位置通過。二級體全息光柵11接收到一級體全息光柵10的衍射光后，由于二級體全息光柵11的結(jié)構(gòu)參數(shù)與一級體全息光柵10完全相同，并與一級體全息光柵10背對背平行放置，因此一級體全息光柵10的衍射光場51剛好滿足二級體全息光柵11的布拉格條件，再次發(fā)生衍射，出射光場52方向與入射光場50方向平行，并且使色模糊得到校正。
[0020]兩個平行體光柵之間的間距和橫向錯開距離應優(yōu)化選取，由于光譜濾波調(diào)諧的過程中出射角會不斷變化，要保證二級體光柵始終能完整接受一級體光柵的衍射光，二級體光柵的橫向長度與角度變化值應和光柵間距成正比，間距過大則需要二級體光柵的橫向長度較大，對減小器件尺寸不利；但如果間距過小，則兩個光柵的橫向錯開距離較小，一級體光柵的透射光51將直接打在二級體光柵上，與出射光52混在一起，產(chǎn)生的圖像信息是光譜成像技術(shù)中的干擾項，造成圖像的重影，通過實驗測量，如圖4所示，假定體全息光柵的長度為A兩個體全息光柵的中軸線間距B=0.5L，光束的入射角和出射角分別為θιη、θ_，則兩個平行光柵之間間距應取L/tan( θ ιη+ Θ out)。
[0021 ] 前文所述的為本發(fā)明的各個優(yōu)選實施例，各個優(yōu)選實施例中的優(yōu)選實施方式如果不是明顯自相矛盾或以某一優(yōu)選實施方式為前提，各個優(yōu)選實施方式都可以任意疊加組合使用，所述實施例以及實施例中的具體參數(shù)僅是為了清楚表述發(fā)明人的發(fā)明驗證過程，并非用以限制本發(fā)明的專利保護范圍，本發(fā)明的專利保護范圍仍然以其權(quán)利要求書為準，凡是運用本發(fā)明的說明書及附圖內(nèi)容所作的等同結(jié)構(gòu)變化，同理均應包含在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種體全息光柵可調(diào)諧濾波器，其特征在于，包括介質(zhì)腔和兩個相同的體全息光柵，所述介質(zhì)腔具有一組平行外表面，兩個體全息光柵分別位于介質(zhì)腔的該組平行外表面上，且安裝方向相反；介質(zhì)腔內(nèi)為真空或填充有其他光介質(zhì)。2.如權(quán)利要求1所述的一種體全息光柵可調(diào)諧濾波器，其特征在于，所述光介質(zhì)為空氣、水、液晶、固體透光物質(zhì)中的一種。3.如權(quán)利要求1所述的一種體全息光柵可調(diào)諧濾波器，其特征在于，還包括旋轉(zhuǎn)平臺，所述介質(zhì)腔固定安裝在旋轉(zhuǎn)平臺上，安裝有體全息光柵的面垂直于旋轉(zhuǎn)平臺表面。4.如權(quán)利要求1所述的一種體全息光柵可調(diào)諧濾波器，其特征在于，所述介質(zhì)腔為平行六面體。5.如權(quán)利要求1所述的一種體全息光柵可調(diào)諧濾波器，其特征在于，介質(zhì)腔的平行外表面之間間距A=L/tan( θ ιη+ Θ out);兩個體全息光柵的中軸線間距B=0.5L ;其中L為體全息光柵長度，θιη、分別為光束的入射角和出射角。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種體全息光柵可調(diào)諧濾波器，包括介質(zhì)腔和兩個相同的體全息光柵，所述介質(zhì)腔具有一組平行外表面，兩個體全息光柵分別位于介質(zhì)腔的該組平行外表面上，且安裝方向相反；介質(zhì)腔內(nèi)為真空或填充有其他光介質(zhì)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，光路結(jié)構(gòu)簡單，光譜透過率高；對二級體光柵橫向尺寸要求低，降低了體全息光柵的加工難度；易于搭建光譜成像系統(tǒng)；器件體積小、重量輕、可移植性強，適用于多種光譜成像系統(tǒng)光路。
【IPC分類】G02B27/44, G02B26/08
【公開號】CN105005143
【申請?zhí)枴緾N201510511033
【發(fā)明人】段佳著, 趙祥杰, 張大勇, 駱永全, 王海峰, 沈志學, 黃立賢, 儲松南, 胡奇琪
【申請人】中國工程物理研究院流體物理研究所
【公開日】2015年10月28日
【申請日】2015年8月20日