[发明专利]一种能输出三种波长的声光调制装置

说明书

技术领域

本发明涉及声光调制器，尤其涉及能输出三种波长（三种频率）的声光调制装置。 

背景技术

声光调制器利用声光介质在超声波作用下产生的声光效应，可精确改变输出光的频率。基于声光调制器实现三波长激光输出的声光调制系统，可用于在钠层荧光激光雷达探测中产生三个调制频率，从Na原子谱线的Doppler展宽和Doppler频移中得到中层顶大气的温度和风场信息。 

基于声光调制系统产生三波长激光输出的方案有两种，一种方案是White, M.（A Frequency-agile Na Lidar for the Measurement of Temperature and Velocity in the Mesopause Region, thesis (Ph .D.) , Colorado State University, 1999）的声光调制系统，该调制系统采用所有光路沿光轴直线排列，三种频率(f0、f-、f+)的光路均经过整个光路并由最后的反射镜反射，因此调制光的光路较长，损耗大，调整和维护困难。另一种改进型的方案是Kaifler, B.（Na Lidar at ALOMAR - electrooptic improvements, analysis algorithms, and selected atmospheric observations 80 to 100 km above Northern Norway，Diploma thesis, Ulm University, Germany, 2009）的声光调制系统，其中经第一个声光调制器出来的调制光，要经过两个反射镜反射回去，这种方案的不足之处在于，随着调制光衍射角度的偏离，光学元件也需要进行相应的角度调整，这样对系统的稳定性提出了较高要求。此外，这两种声光调制系统的三波长输出控制都是通过定制斩波轮实现的，三种波长的输出光必须按照一定的时序、相同的时间间隔依次产生，不能改变三种波长的输出顺序和时间间隔。 

发明内容

本发明的目的是：提供一种能输出三种波长的声光调制装置，该装置对现有声光调制系统进行了改进。一方面，通过使用中心孔反射镜，使调制光f+和f-的光路缩短，降低光路损耗，且这种同轴光路设计也使得三波长的调节和维护更加方便，不受调制频率变化的影响；另一方面，用光快门替代斩波轮，并结合控制器，有利于实现三种波长的输出顺序可调，时间间隔可变。 

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案： 

一种能输出三种波长的声光调制装置由偏振分束镜、四分之一波片、四个透镜、两个声光调制器、两个中心孔反射镜、光快门、全反镜和控制器组成；

偏振分束镜、四分之一波片、第一透镜、第一声光调制器、第二透镜、第一中心孔反射镜、第三透镜、第二声光调制器、第四透镜、第二中心孔反射镜和全反镜依次同光轴放置；偏振分束镜的透射光偏振方向与四分之一波片的晶轴方向之间呈45度或135度夹角，第一声光调制器置于第一透镜与第二透镜之间的共焦点处，第二声光调制器置于第三透镜和第四透镜之间的共焦点处，光快门安置在第二中心孔反射镜与全反镜之间，控制器分别与第一声光调制器、第二声光调制器和光快门连接，分别控制它们的开关状态，以调节三种波长输出光的顺序和时间间隔。

入射光为线偏振光，调节其偏振方向与偏振分束镜的透射光偏振方向一致；首先经过四分之一波片变为圆偏振光，然后在中心孔反射镜或是全反镜作用下，原路反射回来的光再次经过四分之一波片，变为偏振方向与入射时偏振方向垂直的线偏振光；最后输出的线偏振光由偏振分束镜反射出去。 

本发明的优点和效果： 

整个光路沿轴心呈直线排布，通过使用中心孔反射镜，将未调制光f0从中心孔中穿过。而对于调制光（f+，f-），中心孔反射镜的反射面将其沿原路反射回去，而未调制的光经中心孔透射并由最后的光快门阻断。这种设计缩短了调制光路长度，减小了损耗，三种波长输出光均独立调节，使整个系统的调节和维护更加方便。此外，用光快门替代斩波轮，并利用控制器，可以实现三种波长输出光的顺序和时间间隔均可调。

附图说明

图1为一种能输出三种波长的声光调制装置的结构示意图。 

其中：1偏振分束镜、2四分之一波片、3第一透镜、4第一声光调制器、5第二透镜、6第一中心孔反射镜、7第三透镜、8第二声光调制器、9第四透镜、10第二中心孔反射镜、11光快门、12全反镜、13控制器。 

图2为一种能输出三种波长的声光调制装置分别输出三种波长时的光路图。