定义
具有可调谐滤光片参数的光学滤光片,例如关于通带中心波长的滤光片
对于某些应用,需要光学滤波器,其中某些滤波器参数是可调的 - 手动或电子控制系统。典型的情况是带通滤光片,其中通带的中心波长可以变化;在某些情况下,还可以调整带宽。
还有可调谐滤波器,其中滤波器透射可以针对较宽的波长范围独立调谐。一些可调谐滤波器可以以微光学器件的形式实现,达到非常小的占地面积。
可调谐滤波器的类型
以下各节给出了可调滤波器类型的各种示例。
单色器
大多数单色器都是可调的,即它们的通带波长可以手动改变,也可以使用电动载物台改变。
基于MEMS的紧凑型滤波器可以基于相同的工作原理。例如,可以使用衍射光栅在空间上分散不同波长的分量,然后将光反射到MEMS反射镜上,该镜子可以在某个角度范围内旋转。镜子可以将光反射到光纤准直器。只有一定波长间隔内的光(取决于镜面方向)才能到达输出光纤。由于MEMS镜像重量轻,调谐可以非常快。此外,这种光学系统可以做得非常紧凑。
莱奥特过滤器
Lyot滤波器只需通过旋转整个设备即可进行调整。这种旋转也可以通过电机驱动来完成。
可旋转薄膜器件
薄膜器件(电介质镜)具有取决于入射角的透射特性。因此,可以通过旋转过滤器特性来调整它们。
可调谐光纤布拉格光栅
光纤布拉格光栅可以使其仅在狭窄的波长范围内反射光。反射区域的中心波长在某种程度上可以通过例如用压电换能器拉伸光纤或通过改变其温度来调谐。
可调谐振器
光学谐振器,理想地使用模式匹配的输入工作,仅在某些谐振频率下传输光。例如,可以通过使用压电换能器修改谐振器长度来调整这些调谐。
这种滤波器也可以实现为光纤法布里-佩罗谐振器。
声光滤光片
一种声光调制器可用作声光可调谐滤波器。在这里,对一阶光束的衍射仅在较窄的波长范围内发生,可以通过驱动频率进行调谐。
液晶调制器
可以实现基于液晶调制器的可调谐滤波器。例如,可以使用一对衍射光栅在空间上分散不同波长的分量,通过液晶调制器(充当空间光调制器)发送它们,该调制器可以独立衰减不同波长的分量,并将它们重新组合在同一光栅对或第二对光栅上。
可调谐滤波器的应用
可调谐带通滤波器可用于各种领域;一些例子:
- 通过将某种白光源(例如,超连续光源)与单色器相结合,可以实现宽带可调光源。与可调谐激光器相比,可以覆盖更宽的波长区域。但是,传输带宽需要权衡:所需带宽越小,功率吞吐量越低。
- 人们可以构建一个扫描光谱仪,在扫描波长范围的同时监测反射功率。
- 紧凑型可调谐带通滤光片适用于光纤通信,特别是在波分复用的背景下:例如,可以实现可以注入或弹出特定波长通道的加插多路复用器。
- 光纤传感器领域也有应用。
- 另一种可能性是根据需要制造波长扫描激光器,例如用于光学相干断层扫描。