CN112731675A - 一种基于液晶的带阻波长动态可调的光学滤波光路及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于液晶的带阻波长动态可调的光学滤波光路，该光路由分光系统、合束系统以及滤波组件组成。分光系统和合束系统的中间位置为焦平面位置，且分光系统和合束系统相对于焦平面轴对称，滤波组件包括液晶和液晶控制单元，液晶设置在焦平面处；分光系统用于将入射光色散形成色散光谱后聚焦在液晶上；所述液晶由液晶控制单元控制其各像素的透过率变化，以实现对不同位置处的光谱进行光学波长动态可调的带阻滤波；合束系统用于将透过液晶的光谱发散后合束成出射光。本发明通过控制液晶上各像素的透过率变化，实现二维空间平面上不同位置处某一个或多个波长且波长动态可调的带阻滤波功能。
Description
技术领域
本发明属于光学技术领域，具体涉及一种基于液晶的带阻波长动态可调的光学滤波光路，还涉及一种基于液晶的带阻波长动态可调的光学滤波方法。
背景技术
带阻滤波器（bandstop filters，简称BSF）是指能通过大多数频率分量、但将某些范围的频率分量衰减到极低水平的滤波器，与带通滤波器的概念相对。带阻滤波器对通带内的频率信号呈现较大的阻抗，对通带外(两端)的频率信号则呈现较小的阻抗，这样，通带外的信号可以顺利通过而进入下一级，通带内的信号则会被大幅衰减。
在光学领域内，常常会在某些特殊谱段处出现辐射特征峰，而这些辐射特征峰通常是作为光学噪声出现，为了实现良好的目标辐射特性，需对这些辐射特征峰进行噪声抑制，通常使用某一个或几个滤波镜片来实现带阻滤波，但是在某些情况下特殊谱段是会发生变化的，而且可能未知，因此无法使用某一个或几个特定的滤波镜片来实现噪声抑制。
上述缺陷是本领域技术人员期望克服的。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供了一种基于液晶的带阻波长动态可调的光学滤波光路，解决现有技术中缺乏对波长动态可变的光学噪声进行抑制的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于液晶的带阻波长动态可调的光学滤波光路，包括：分光系统、合束系统和滤波组件；
所述分光系统和合束系统的中间位置为焦平面位置，且所述分光系统和合束系统相对于焦平面轴对称，所述滤波组件包括液晶和液晶控制单元，所述液晶设置在焦平面处；
所述分光系统，用于将入射光色散形成色散光谱后聚焦在液晶上；
所述液晶，由液晶控制单元控制其各像素的透过率变化，以实现对不同位置处的光谱进行光学波长动态可调的带阻滤波；
所述合束系统，用于将透过液晶的光谱发散后合束成出射光。
进一步的，所述分光系统包括棱镜和聚焦透镜，所述棱镜用于将入射光色散形成色散光谱，所述聚焦透镜用于将色散光谱聚焦在液晶上。
进一步的，所述合束系统包括发散透镜和棱镜，所述发散透镜用于将透过液晶的光谱发散，所述棱镜用于将发散透镜的色散光进行合束成出射光。
进一步的，所述分光系统包括衍射光栅和聚焦透镜，所述衍射光栅用于将入射光色散形成色散光谱，所述聚焦透镜用于将色散光谱聚焦在液晶上。
进一步的，所述合束系统包括发散透镜和衍射光栅，所述发散透镜用于将透过液晶的光谱发散，所述衍射光栅用于将发散透镜的色散光进行合束成出射光。
相应的，本发明还提供了一种基于液晶的带阻波长动态可调的光学滤波方法，包括：
将入射光色散形成色散光谱后聚焦在液晶上；
控制液晶各像素的透过率变化以实现对不同位置处的光谱进行光学波长动态可调的带阻滤波；
将透过液晶的光谱发散后合束成出射光。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明通过控制液晶上各像素的透过率变化，实现二维空间平面上不同位置处某一个或多个波长且波长动态可调的带阻滤波功能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；
图1为基于棱镜色散分光的光学滤波光路工作原理示意图；
图2为基于衍射光栅色散分光的光学滤波光路工作原理示意图；
图3为光学滤波光路的工作流程。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例1
本发明的一种基于液晶的带阻波长动态可调的光学滤波光路，整个光路由分光系统、合束系统以及滤波组件组成，其内容如下：
1）分光系统实现入射光的光谱色散，分光系统由棱镜或衍射光栅和聚焦透镜组成，棱镜或衍射光栅可将入射光色散形成色散光谱，聚焦透镜可将色散光谱聚焦在焦平面上，形成彩色色散光斑；
2）合束系统实现色散光的合束，合束系统由发散透镜和棱镜或衍射光栅组成，发散透镜将来自于焦平面上的光进行发散，棱镜或衍射光栅可将发散透镜的色散光进行合束成出射光；
3）分光系统和合束系统的中间位置为焦平面位置，二者相对于焦平面轴对称，该焦平面为聚焦透镜和发散透镜的焦平面；若分光系统中是棱镜，那么合束系统中也须是棱镜，若分光系统中是衍射光栅，合束系统中也是衍射光栅。
4）滤波组件由液晶和液晶控制单元组成，液晶为二维平面结构，位于分光合束系统中间的焦平面处，分光系统将入射光色散后聚焦在液晶上，可以通过液晶控制单元控制液晶上各像素的透过率变化，实现不同位置处的光透过（不同位置分布有不同波长的光），对焦平面上不同位置处的彩色光斑进行光学波长动态可调的带阻滤波。
本发明的滤波组件的核心为液晶，该液晶为二维结构，可以实现二维空间分布平面上的后续光谱重组过程，即实现二维空间平面上不同位置处某一个或多个波长且波长动态可调的带阻滤波功能。
本发明的一种基于液晶的带阻波长动态可调的光学滤波光路，如图3所示，其工作流程包括：
S1、首先通过分光系统的棱镜或衍射光栅将入射光传播到聚焦透镜上，在该透镜的焦平面上，得到了场景的光谱扩展图像；
S2、在透镜的成像焦平面上放置液晶，由液晶控制单元控制液晶对特定的彩色光斑进行截止滤波；
S3、使用合束系统将透过液晶的不同彩色光斑重新组合合束，形成重组图像。
本发明提供的一种基于液晶的带阻波长动态可调的光学滤波光路，可以实现二维空间分布平面上的后续光谱重组过程。
以下针对不同的色散分光组件，对不同的实施例进行详细阐述：
实施例2：
本发明的实施例2采用棱镜作为色散分光组件，形成如图1所示的基于棱镜色散分光的一种基于液晶的带阻波长动态可调的光学滤波光路，其工作流程如下：
1）首先通过分光系统的棱镜将入射光传播到聚焦透镜上，在该聚焦透镜的焦平面上，得到了场景的光谱扩展图像；
2）在透镜的焦平面上放置液晶，由液晶控制单元控制液晶对特定的彩色光斑进行截止滤波；
3）使用合束系统将透过液晶的不同彩色光斑重新组合合束，形成重组图像（出射光）。
实施例3：
本发明的实施例3采用衍射光栅作为色散分光组件，形成如图2所示的基于衍射光栅色散分光的一种基于液晶的带阻波长动态可调的光学滤波光路，其工作流程如下：
1）首先通过分光系统的衍射光栅将入射光传播到聚焦透镜上，在该聚焦透镜的焦平面上，得到了场景的光谱扩展图像；
2）在聚焦透镜的焦平面上放置液晶，由液晶控制单元控制液晶对特定的彩色光斑进行截止滤波；
3）使用合束系统将透过液晶的不同彩色光斑重新组合合束，形成重组图像。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种基于液晶的带阻波长动态可调的光学滤波光路，其特征是，包括：分光系统、合束系统和滤波组件；
所述分光系统和合束系统的中间位置为焦平面位置，且所述分光系统和合束系统相对于焦平面轴对称，所述滤波组件包括液晶和液晶控制单元，所述液晶设置在焦平面处；
所述分光系统，用于将入射光色散形成色散光谱后聚焦在液晶上；
所述液晶，由液晶控制单元控制其各像素的透过率变化，以实现对不同位置处的光谱进行光学波长动态可调的带阻滤波；
所述合束系统，用于将透过液晶的光谱发散后合束成出射光。
2.根据权利要求1所述的一种基于液晶的带阻波长动态可调的光学滤波光路，其特征是，所述分光系统包括棱镜和聚焦透镜，所述棱镜用于将入射光色散形成色散光谱，所述聚焦透镜用于将色散光谱聚焦在液晶上。
3.根据权利要求2所述的一种基于液晶的带阻波长动态可调的光学滤波光路，其特征是，所述合束系统包括发散透镜和棱镜，所述发散透镜用于将透过液晶的光谱发散，所述棱镜用于将发散透镜的色散光进行合束成出射光。
4.根据权利要求1所述的一种基于液晶的带阻波长动态可调的光学滤波光路，其特征是，所述分光系统包括衍射光栅和聚焦透镜，所述衍射光栅用于将入射光色散形成色散光谱，所述聚焦透镜用于将色散光谱聚焦在液晶上。
5.根据权利要求4所述的一种基于液晶的带阻波长动态可调的光学滤波光路，其特征是，所述合束系统包括发散透镜和衍射光栅，所述发散透镜用于将透过液晶的光谱发散，所述衍射光栅用于将发散透镜的色散光进行合束成出射光。
6.一种基于液晶的带阻波长动态可调的光学滤波方法，其特征是，包括：
将入射光色散形成色散光谱后聚焦在液晶上；
控制液晶各像素的透过率变化以实现对不同位置处的光谱进行光学波长动态可调的带阻滤波；
将透过液晶的光谱发散后合束成出射光。
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