CN103354915A - 多元光学元件的制造方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种光学元件的制造方法，该方法包括：选择灯光谱和带通滤波光谱；获得光谱特性向量，以量化样本中组分的浓度；以及从灯光谱、带通滤波光谱以及光谱特性向量获得目标光谱。该方法还包括：将层数选择为小于最大值；以及使用多个层的每一个的折射率和厚度执行优化历程，直到模型光谱与目标光谱之间的误差小于公差值，或者直到超过迭代的次数。如果该误差小于公差，则减少层数；以及如果超过迭代的次数，则停止进程。还提供了一种装置，该装置使用利用上述方法制造的用于基于光学的化学计量学应用的光学元件。

Description

多元光学元件的制造方法

Michael T.Pelletier和Christopher Michael Jones

技术领域

本文公开的实施例涉及薄膜光学器件领域。更具体地，本文公开的实施例涉及用于在光学计算系统中使用光学元件和光学计算元件的制造技术和方法。

背景技术

多元光学元件(Multivariate Optical Elements，MOE)是过去已经被用来对复杂样本的液体和材料成分进行光学分析的光学计算元件的示例。MOE能够通过提供被设计为在期望波长进行有益或破坏性干扰的具有厚度和反射性的一系列层来构建，以提供特别用于与光相互作用和提取光谱等目的的编码图案(波形)。MOE的构建方法与光学干扰滤光片的构建方法类似。对于复杂的波形，通过常规干扰滤光片手段构建的光学计算元件可能需要数百个层。除了制作复杂之外，如此构建的MOE在严酷环境下可能无法充分地运转。例如，用于石油勘探或开采的钻井建设(drilling setup)的井下(downhole)可能包括不利的温度、冲击以及振动等条件，这些会影响具有极其严密公差(tight tolerance)的包括太多层的MOE的性能。

需要提供能够提供复杂光谱特性而层数显著减少的简化MOE。还需要在例如石油勘探和开采钻井中所遭遇的严酷环境下妥善运转的MOE。

发明内容

一种根据本文公开的实施例的光学元件的制造方法可以包括：选择灯光谱和带通滤波光谱；获得光谱特性向量，以量化样本中的组分的浓度；以及从灯光谱、带通滤波光谱以及光谱特性向量获得目标光谱。该方法还可以包括：将待形成在光学元件的基板上的层数选择为小于最大层数；以及使用该多个层的每一个的折射率和厚度执行优化历程(routine)，直到模型光谱与目标光谱之间的误差小于公差值，或者直到超过迭代(iteration)的次数。此外，一些实施例可以包括：如果该误差小于公差，则减少层数；以及如果超过迭代的次数，则停止该进程以改变公差值。

根据本文公开的一些实施例，一种使用用于基于光学的化学计量学(chemometrics)应用的光学元件的装置可以包括：光学元件，具有形成在基板上的多个薄膜层，其中，薄膜层的数量小于最大层数，该最大数是根据第一公差选择的。另外，在一些实施例中，通过包括以下步骤的优化历程来获得薄膜层的数量：如果模型光谱与目标光谱之间的误差小于第二公差则减少层数。

下文将参考下面的附图进一步详细描述这些和其它实施例。

附图说明

图1示出使用根据一些实施例的多元光学元件(MOE)的装置。

图2示出使用根据一些实施例的方法制造的MOE的层。

图3示出利用使用根据一些实施例的方法制造的MOE获得的光谱的示意图。

图4示出用于使用根据一些实施例的方法制造的MOE的目标透射光谱和中间模型透射光谱。

图5示出根据一些实施例的MOE的制造方法。

可能的话，所有附图将使用相同的附图标记来表示相同或类似的元件。

具体实施方式

相对于整个光学计算系统的光学元件构建的考虑提供简化设计，无论是串联或是时间多路复用。例如，如果恰当地选择计算系统的其它互补元件，则可以简化光学元件的构建。光学计算系统中的吸收元件、全息元件、光纤或多个MOE可以被用来简化光学元件的每一个的设计。

化学计量学中MOE的领域近来已迅速扩张，尤其在医学应用领域和制药工业。本文公开的实施例包括可以用于井下环境的石油勘探和开采的MOE的制造方法。

图1示出使用利用根据一些实施例的方法制造的MOE 150的装置100。装置100的工作原理不依赖于MOE 150的特定性能。除了MOE 150以外，例如图1中示出的装置还在以下文件中得到了描述：SPIE(国际光学工程学会)会刊第4574卷(2002)由Myrick、Soyemi、Schiza、Parr、Haibach、Greer，Li和Priore所著的“Application of multivariate optical computing to simple near-infrared point measurements(简单近红外点测量的多元光学计算的应用)”。

根据与图1一致的实施例，来自光源110的光通过准直透镜120-1。从准直透镜120-1出来的光L₀ 111具有由光谱表示的特定波长分量(component)分布。带通选择滤光片130通过提取L₀ 111中预选部分的波长分量来传输光L_BP 112。光L_BP 112通过将光L_S 113传输到MOE 150中的样本140。根据一些实施例，样本140可以包括具有溶解在溶剂中的多个化学组分的液体。例如，样本140可以是包括溶解在水中的石油和天然气的油气(hydrocarbon)的混合物。样本140还可以包括含有不同尺寸的固体物料碎屑并形成胶态悬浮(colloidal suspension)的微粒。

样本140通常将与LRP 112相互作用，不同程度地吸收不同的波长分量，并且让其它波长分量通过。因此，光L_S 113具有包含特定于样本140中的化学组分的信息的光谱S(λ)。光谱S(λ)可以被表示为具有多个数字条目S_i的行向量。每一个数字条目S_i与特定波长λ_i的光L_S 113的光谱密度成比例。因此，条目S_i全都大于或等于零(0)。此外，光谱S(λ)的详细描述可以提供有关样本140中多个化学物质内的每一个化学组分的浓度的信息。来自样本140的L_S113被MOE 150部分传输，以产生光L_T 114，L_T 114在被透镜120-2聚焦之后通过检测器160-1来测量。光L_S 113的一部分从MOE 150部分反射，以产生光L_R 115，L_R 115在被透镜120-3聚焦之后通过检测器160-2来测量。在例如本文公开的实施例中，MOE 150可以是干扰滤光片。因此，MOE 150可以具有能够被表示为行向量L(λ)的特定光谱特性。向量L(λ)是数字条目L_i的阵列，使得L_T 114和L_R 115的光谱是：

$S_{L_{T}114}\left(\mathrm{\λ}\right)=S\left(\mathrm{\λ}\right)\·(\frac{1}{2}+L\left(\mathrm{\λ}\right)),---\left(1.1\right)$

$S_{L_{R}115}\left(\mathrm{\λ}\right)=S\left(\mathrm{\λ}\right)\·(\frac{1}{2}-L\left(\mathrm{\λ}\right)),---\left(1.2\right)$

要注意，向量L(λ)中的条目L_i可以小于零、为零、或大于零。因此，S(λ)、S_LT(λ)以及S_LR(λ)是光谱密度，L(λ)是MOE 150的光谱特性。从等式(1.1)和(1.2)，遵循：

$S_{L_{T}114}\left(\mathrm{\λ}\right)-S_{L_{R}115}\left(\mathrm{\λ}\right)=\frac{1}{2}S\left(\mathrm{\λ}\right)\·L\left(\mathrm{\λ}\right),---\left(2\right)$

向量L(λ)可以是从将在样本140中具有浓度k_i的特定组分作为目标的线性多元问题的求解而获得的回归向量。这种情况下，其遵循：

${\mathrm{\κ}}_i=\mathrm{\β}\·\underset{\mathrm{\λ}}{\mathrm{\Σ}}(S_{L_{T}114}\left(\mathrm{\λ}\right)-S_{L_{R}115}\left(\mathrm{\λ}\right))+\mathrm{\γ}.---\left(3\right).$

其中β是比例常数，γ是校准偏差。β和γ的值依赖于装置100的设计参数，而不依赖于样本140。因此，参数β和γ可以独立于装置100的现场应用(field application)来测量。与图1一致的实施例具有被特别设计为提供满足上述等式(2)和(3)的L(λ)的MOE 150。因此，测量L_T 114与L_R 115之间的差光谱，可以获得样本140中第i个组分的浓度的值。在与图1一致的一些实施例中，检测器160-1和160-2可以是单区光电检测器(single area photo-detector)。单区光电检测器160-1和160-2提供光谱密度的累计值。即，如果来自光电检测器160-1和160-2的信号分别是d_160-1和d_160-2，则对于新的校准因数β′，等式(3)可以被重新调整为：

κ_i＝β′·(d_160-1-d_160-2)+γ.(4)

检测器160-1和160-2简单地测量探测带宽上的强度。检测器160-1与160-2之间的信号的差与系统的带宽上的S(λ)L(λ)的总数成比例。替代实施例测量T&R、T&S或R&S。S是样本光谱，T是透射光谱，以及R是反射光谱。利用约束条件(Constraint)T+R＝S作为波长的函数并因此作为求和，T可以被测量为MOE的透射率，R可以被测量为MOE的反射比，以及S可以从样本的通过量(throughput)直接测量。R可以经由互补MOE、或吸收元件、或全息元件充分地求近似值。在R被测量或求近似值的情况下，T可以通过吸收元件、或全息元件求近似值。S可以从样本通过光束的一部分或一小份来测量。

根据一些实施例，MOE系统可以进行被结合以获得期望测量的部分光谱测量。因此，多个MOE可以被用来测试样本140中可能相关的多个组分。

根据与图1一致的实施例，MOE 150可以是具有一系列平行的层1至K的干扰滤光片，每一个层具有预选的折射率和厚度。数字K可以是大于零的任何整数。根据一些实施例，K可以等于25，但是一些实施例可以具有小于25或大于25的值。

图2示出使用根据一些实施例的方法制造的MOE 150的层241-1至241-K。根据图2，层241-j包括在MOE 150中，其中j具有从1到K的值。输入层241-0和输出层241-(K+1)是MOE 150两侧的外部层。输入层241-0具有折射率242-0，输出层241-(K+1)具有折射率242-(K+1)。根据图2，指数242-0和242-(K+1)等于n₀。与图2所示的概念一致的装置100(参见图1)的一些实施例中指数242-0可以与242-(K+1)不同。层241-1至241-K由折射率为242-1(n₁)至242-K(n_K)的材料形成。层241-1至241-K具有厚度250-1(D₁)至250-K(D_k)。在图2中还示出将层j和层j-1隔开的界面260-j。具有波长λ的入射光L_in(λ)210从左向右行进，从输入介质241-0进入MOE 150。输入介质241-0具有等于n₀的折射率242-0。根据图2，具有波长λ的反射光L_R(λ)220从MOE 150被反射，并且从右向左行进。具有波长λ的透射光L_T(λ)230穿过MOE 150的整个主体，并从左向右行进到输出介质241-(K+1)中。在装置100中使用且根据本文公开的方法制造的MOE 150可以包括任何数量的层241。为了简化说明，图2示出K个层的材料241-1至241-K。与图2中的概念一致的一些实施例可以具有任何数字K。例如，MOE 150可以包括一百个层(K＝100)、一千个层(K＝1000)的材料或更多。

在界面260-j处，图2中从左向右行进的入射光L_in(j，λ)根据折射率242的改变经历反射/透射过程。因此，入射光L_in(j，λ)的一部分被反射L_R(j，λ)，且一部分被透射LT(j，λ)。该部分反射和透射的光受制于反射/折射和干扰的原理。L_in(j)的电场可以被表示为E⁺ _j(λ)，L_R(j，λ)的电场可以被表示为E^- _j(λ)，以及L_T(j，λ)的电场可以被表示为E⁺(_j+1)(λ)。

反射/折射受制于菲涅耳定律，其针对界面260-j将反射系数R_j和透射系数T_j确定为：

$E_j^{+}\left(\mathrm{\λ}\right)=T_j\left(E_{j-1}^{+}\left(\mathrm{\λ}\right)\right),---\left(5.1\right)$

$E_j^{-}\left(\mathrm{\λ}\right)=R_j\left(E_{j-1}^{+}\left(\mathrm{\λ}\right)\right),---\left(5.2\right)$

给出反射系数R_j和透射系数T_j：

$T_j=\frac{{2n}_{j-1}}{n_j+n_{j-1}},---\left(6.1\right)$

$T_j=\frac{{2n}_{j-1}}{n_j+n_{j-1}},---\left(6.1\right)$

等式(6.2)中的负值表示反射在电场中造成180度相变。虽然对于以一角度入射至表面的光能够采用更加复杂的模型，然而等式(5.1)和(5.2)假设垂直入射(normal incidence)。与如图1所示的装置100一致的实施例可以使用包括大约45°的入射角的等式(6.1)和(6.2)的版本。等式(6.1)、(6.2)及其针对不同入射值的推广(generalization)可以在以下文件中得以发现：J.D.Jackson著，Classical Electrodynamics(经典电动力学)，John-Wiley&Sons有限公司，纽约第二版，1975，第7章，第3节，第269-282页。通常，等式(5)和(6)中的所有变量可以是复数。

要注意，图2中辐射L_R(j，λ)的一部分向左朝向界面j-1行进。在界面j-1处，后续反射使该部分L_R(j，λ)向后朝向界面j行进。因此，L_R(j，λ)的一部分在层240-j中构成了完整的循环，并且被添加成为L_T(j，λ)的一部分。这在界面260-j处引起干扰效果。一般地说，图2中从左向右行进的辐射部分L_T(j，λ)可以包括在界面260-j右侧的任何界面(260-(j+1)至260-(K))处反射多次P以及在界面260-j左侧的任何界面(260-1至260-(j-1))处反射相同次数P的部分。P的值可以包括零和任何正整数。值P＝0包括图2中从260-1至260-j从左向右被透射而无反射的辐射。因此，根据由于不同P值而行进的不同光程，辐射L_T(j，λ)将存在干扰效果。

同样地，图2中从右向左行进的辐射L_R(j，λ)可以包括在界面260-j右侧的任何界面(260-(j+1)至260-K)处反射多次M以及在界面260-j左侧的任何界面(260-1至260-(j-1))处反射多次M-1的部分。M值可以包括任何正整数。根据由于不同M值而行进的不同光程，辐射L_R(j，λ)将存在干扰效果。

反射和折射是折射指数242-j(n_j)和242-(j-1)(n_j-1)的波长相关现象(参见等式(6))。此外，层241-j中的场分量Ej^+/-(λ)的光程是(2πn_j/λ)·D_j。因此，对于全部j，不同P值的总光程取决于波长、折射率242-j(n_j)以及厚度250-j(D_j)。同样地，对于全部j，不同M值的总光程取决于波长、折射率242-j(n_j)以及厚度250-j(D_j)。因此，引起L_T(j，λ)和L_R(j，λ)的干扰效果也是波长相关的。

在经过许多界面260-j(j＝1至K)之后，每一个波长λ需要满足能量守恒。因此，部分L_T(λ)230的光谱密度S_LT(λ)以及部分L_R(λ)220的光谱密度S_LR(λ)满足：

S_in(λ)＝S_LT(λ)+S_LR(λ)，    (7)

图1中的装置100与适合于大约45°入射的L_S 113的反射和透射的MOE150一起工作。如等式(6.1)和(6.2)描述的，装置100的一些实施例可以与适合于任何其它入射角(例如0°)的MOE 150一起工作。无论装置100中使用的MOE 150的入射角如何，等式(7)仍可以在任何这种配置中表达能量守恒。

根据本文公开的实施例，滤光片MOE 150可以不吸收L_S 113的任何分量。在一些实施例中，虽然光的一小部分在某些波长可能被MOE 150吸收，然而该吸收是可以忽略不计的。因此，这种情况下，等式(7)在要求的规格公差内可以是大约有效的。

MOE 150的光谱透射和反射特性的模型能够被轻易地开发以基于242-j(n_j)和250-j(D_j)为涉及的所有层(j)来估计性能。可轻易采用的做法在以下文件中得以概述：Fundamentals of Geophysical Data Processing(地球物理数据处理基础)第8章，McGrawHill(麦格劳希尔出版社)，1976，Jon F.Claerbout著。特定于MOE的其它做法在以下文件中得以概述：2007年3月12日由Michael L.Myrick提交的名称为“Thin Film Interference Filter and BootstrapMethod for interference Filter Thin Film Deposition Process Control(薄膜干扰滤光片和干扰滤光片薄膜沉积过程控制的自举方法)”的第11/684779号美国专利申请。

图3示出利用使用根据一些实施例的方法制造的MOE 150获得的光谱310和光谱特性320的示意图。光谱310包括光谱密度311、312(T-透射)以及313(R-反射)。光谱密度311可以对应于样本140之前的L_BP 112。在不存在样本140的实施例中，光谱311可以对应于S_in(λ)(参见等式(7))。因此，当通过装置100中不同的光学元件(例如，透镜120-1和滤光片130)时，密度311可以包括光源110的光谱性能。在样本140不存在的情况下，当入射光L_BP 112通过装置100时，光谱密度312-T可以包括穿过MOE 150的透射光谱S_LT(λ)(参见上述等式(7))。在样本140不存在的情况下，当入射光L_BP 112通过装置100时，光谱密度313-R可以包括穿过MOE 150的反射光谱S_LR(λ)(参见上述等式(7))。

根据与图3一致的实施例，312-T和313-R的和可以近似等于311。光谱特性320可以包括曲线321，其是光谱312-T与光谱313-R之间的差(T-R)，除以每一个波长处的光谱311的值。320中的纵轴可以与检测器幅度(amplitude)成比例(参见光谱310)，比例因数等于β或β′(参见等式(4)和(5))。光谱特性曲线321(L₃₂₁(λ))包含特定于MOE 150的信息。光L_BP 112(参见图1)可以具有光谱密度S_LBP(λ)。因此，曲线321(L₃₂₁(λ))可以通过使用等式(11)和(1.2)从311、312以及313获得：

$L_{321}\left(\mathrm{\λ}\right)=2\·\frac{S_{\mathrm{LT}}\left(\mathrm{\λ}\right)-S_{\mathrm{LR}}\left(\mathrm{\λ}\right)}{S_{L_{\mathrm{BP}}}\left(\mathrm{\λ}\right)},---\left(8\right)$

根据MOE 150的制造方法的一些实施例，调节242-j和250-j的值，使得对于灯110、滤光片130以及回归向量L(λ)，等式(8)满足等于L₃₂₁(λ)的回归向量L(λ)。如上文讨论的，回归向量L(λ)可以从将样本140中的特定组分作为目标的线性多元问题的求解来获得。

图4示出用于使用根据一些实施例的方法制造的MOE 150的目标透射光谱412和中间模型透射光谱412-M。光谱412可以是诸如312-T等光谱(参见图3)。因此，对于使用灯110和滤光片130的装置100，当目标光谱412被用作S_LT(λ)时，通过等式(8)获得的向量L₃₂₁(λ)可以等于回归向量L(λ)。要注意，在MOE 150的吸收在全部波长处可以忽略不计的实施例中，知道光谱412和光谱311(S_LT(λ))就暗示知道光谱313-R，因为：

S_LR(λ)＝S_in(λ)-S_LT(λ)，    (9)

如能够从等式(7)轻易看出的。根据图4，根据等式(5.1)-(6.2)的MOE 150的建模和干扰效果可以包括找到模型光谱412-M(参见图4)。对于特定的一组值{242}_K和{250}_K，可以获得光谱412-M，其中K是MOE 150的模型中的层的总数。集合{242}_K是MOE 150中每一个层‘j’的折射率的K个值的集合(参见图2)。集合{250}_K是MOE 150中每一个层‘j’的厚度的K个值的集合(参见图2)。

在图4中还示出左侧波长截止420-L(λ_L)和右侧波长截止420-R(λ_R)。截止420-L和420-R是界定装置100的应用的相关波长范围的波长值(参见图1)。因此，在例如图4中示出的实施例中，对于满足λ_L≤λ≤λ_R的所有波长λ，可能期望的是模型光谱412-M近似等于目标光谱412。

如图4所示，光谱412-M可以与目标412有些不同。例如，对于相关范围内的一些波长，曲线412-M可以高于目标412。对于相关范围内的其它波长，曲线412-M可以低于目标412。在这种情形下，优化算法可以被采用来改变集合{242}_K和{250}_K中的参数，以找到使光谱412-M更接近目标412的值。集合{242}_K和{250}_K限定具有2K维度的参数空间(称为

)。

也可以考虑具有2K维度的参数空间

的体积。例如，与图2一致的实施例(K＝25)可以包括允许选择6个不同的折射率n_j的层241的材料，每一个层241为242-j。而且，可以为每一个层241选择总共1000个不同的厚度D_j，250-j。这造成体积为(6*1000)²⁵的可行设计配置的2K-参数空间

因此，简化优化过程的优化算法可以被用来扫描这一类型的参数空间，以找到MOE 150的最佳配置。

可以被使用的优化算法的示例是非线性优化算法，例如L-M(Levenberg-Marquardt，列文伯格-马夸尔特)算法。一些实施例可以使用遗传算法，以扫描该参数空间，并识别最匹配目标光谱412的MOE 150的配置。一些实施例可以搜索MOE的设计库，以找到MOE 150，使得最紧密匹配目标光谱412。一旦找到紧密匹配目标412的MOE 150，则2K-空间中的参数可以被稍微改变，以找到更好的模型光谱412-M。

根据与图1-图4一致的实施例，当为MOE 150评估最佳设计时，可以包括层数K。因此，根据一些实施例，参数空间

的维度可以是优化变量。此外，作为任何其它优化变量，一些实施例可以包括变量K的约束条件。例如，装置100的一些应用可以受益于具有较少的层数K。因此，K可以被设定为低于特定最大值K_max。在这种实施例中，层数越少，MOE 150和装置100的可预测性、精度、可靠性以及寿命越好。

图5示出根据一些实施例的MOE 150的制造方法500。根据一些实施例，方法500可以包括在步骤510中选择灯光谱和带通滤波光谱。在步骤520中获得光谱特性向量，以量化样本中组分的浓度。在一些实施例中，光谱性的特性光谱可以是例如等于或近似等于解决线性多元问题的回归向量的曲线321(参见图3)。

方法500还可以包括在步骤530中从灯光谱、带通滤波光谱以及光谱特性向量获得目标光谱。在步骤540中将层数K选择为小于最大值K_max。在方法500的一些实施例中，K可以限定参数空间

的维数(参见图2和上文的讨论)。在步骤550中使用多个层的每一个的折射率和厚度执行优化历程，直到模型光谱与目标光谱之间的误差小于公差值(如在步骤560中确定的)，或者直到超过迭代的次数(如在580中确定的)。如上所述，步骤550中的优化历程可以是被用来扫描MOE 150的参数空间

的非线性优化历程。例如，方法500的一些实施例在步骤550中可以包括L-M非线性优化历程或遗传算法。在步骤570中，如果该误差小于公差，则减少层数。在步骤590中，如果超过迭代的次数，则停止进程，以在优化历程中利用新的公差值重新开始。

本文描述的实施例仅是示例性的。通过这些特别公开的，本领域技术人员可以了解各种替代实施例。这些替代实施例也旨在落入本公开文本的范围内。就这点而论，实施例仅由下面的权利要求书来限定。

Claims (14)

1.一种光学元件的制造方法，包括：

选择灯光谱和带通滤波光谱；

获得光谱特性向量，以量化样本中的组分的浓度；

从所述灯光谱、所述带通滤波光谱以及所述光谱特性向量获得目标光谱；

将待形成在所述光学元件的基板上的层数选择为小于最大层数；

使用多个层的每一个的折射率和厚度执行优化历程，直到模型光谱与目标光谱之间的误差小于公差值，或者直到超过迭代的次数。

如果所述误差小于所述公差，则减少所述层数；以及

如果超过所述迭代的次数，则停止进程以改变所述公差值。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述光学元件是多元光学元件(MOE)。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，为多个光学元件的每一个相对于单个光学元件来减少所述最大层数。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述多个光学元件包括MOE。

5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述多个光学元件包括吸收元件。

6.根据权利要求3所述的方法，其中，所述多个光学元件包括全息元件。

7.根据权利要求3所述的方法，其中，所述多个光学元件包括光纤。

8.根据权利要求3所述的方法，其中，所述多个光学元件为时间多路复用的。

9.一种使用用于基于光学应用的多个光学元件的装置，包括：

光学元件，具有形成在基板上的多个薄膜层；其中：

薄膜层的数量小于最大层数，所述最大层数是根据第一公差选择的。

通过包括以下步骤的优化历程来获得薄膜层的数量：如果模型光谱与目标光谱之间的误差小于第二公差则减少层数。

10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述多个光学元件包括MOE。

11.根据权利要求9所述的装置，其中，所述多个光学元件包括吸收元件。

12.根据权利要求9所述的装置，其中，所述多个光学元件包括全息元件。

13.根据权利要求9所述的装置，其中，所述多个光学元件包括光纤。

14.根据权利要求9所述的装置，其中，所述多个光学元件为时间多路复用的。

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