CN115066646A - 宽带照明调谐 - Google Patents

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Abstract

一种可调谐滤光片可包含输入聚焦光学器件、输出聚焦光学器件、经定位于所述输入聚焦光学器件的后焦平面及所述输出聚焦光学器件的前焦平面处的线性变化滤光片、经定位于所述输入聚焦光学器件的前焦平面处的经配置以接收输入光束的输入角度扫描组件及经定位于所述输出聚焦光学器件的后焦平面处的输出角度扫描组件。所述输入聚焦光学器件可接收来自所述输入角度扫描组件的所述输入光束且将所述输入光束引导到所述线性变化滤光片，其中可基于所述输入角度扫描组件的角度来选择所述输入光束在所述线性变化滤光片上的位置。所述输出聚焦光学器件可接收来自所述线性变化滤光片的滤光光束且将所述滤光光束引导到所述输出角度扫描组件。

Description

宽带照明调谐
相关申请案的交叉参考
本申请案依据35U.S.C.§119(e)规定主张2020年2月9日申请的标题为“宽带激光调谐(BROADBAND LASER TUNING)”的序列号为62/971,982的美国临时申请案的权利，所述申请案的全部内容以引用的方式并入本文中。
技术领域
本公开大体上涉及调谐宽带照明源且更特定来说，涉及使用扫描光学器件及线性变化滤光片来快速调谐同调宽带照明源。
背景技术
可调谐光源可提供在给定光谱范围内调谐到一或多个选择波长的照明。然而，典型可调谐光源可遭受快速且精确地修改调谐照明光束的强度或光谱的有限能力。此外，典型外部可调谐滤光片可遭受缓慢调谐速度、有限光谱带宽或有限偏光要求。因此，将期望提供一种用于解决例如上述的缺陷的系统及方法。
发明内容
公开一种根据本公开的一或多个阐释性实施例的可调谐滤光片。在一个阐释性实施例中，可调谐滤光片包含输入聚焦光学器件。在另一阐释性实施例中，可调谐滤光片包含输出聚焦光学器件。在另一阐释性实施例中，可调谐滤光片包含线性变化滤光片，其中所述线性变化滤光片的滤光参数基于所述线性变化滤光片上的空间位置而不同。在另一阐释性实施例中，将线性变化滤光片定位于输入聚焦光学器件的后焦平面及输出聚焦光学器件的前焦平面处。在另一阐释性实施例中，可调谐滤光片包含定位于输入聚焦光学器件的前焦平面处的输入角度扫描组件以接收输入光束，其中所述输入聚焦光学器件接收来自所述输入角度扫描组件的所述输入光束且将所述输入光束引导到线性变化滤光片。在另一阐释性实施例中，可基于输入角度扫描组件的角度而选择输入光束在线性变化滤光片上的位置。在另一阐释性实施例中，可调谐滤光片包含定位于输出聚焦光学器件的后焦平面处的输出角度扫描组件，其中所述输出聚焦光学器件接收来自线性变化滤光片的输入光束作为滤光光束且将所述滤光光束引导到所述输出角度扫描组件。在另一阐释性实施例中，输出角度扫描组件沿可基于所述输出角度扫描组件的角度选择的输出路径提供滤光光束作为输出光束。
公开一种根据本公开的一或多个阐释性实施例的系统。在一个阐释性实施例中，系统包含两个或更多个可调谐滤光片。在另一阐释性实施例中，两个或更多个可调谐滤光片中的可调谐滤光片包含输入聚焦光学器件。在另一阐释性实施例中，两个或更多个可调谐滤光片中的可调谐滤光片包含输出聚焦光学器件。在另一阐释性实施例中，两个或更多个可调谐滤光片中的可调谐滤光片包含线性变化滤光片，其中所述线性变化滤光片的滤光参数基于所述线性变化滤光片上的空间位置而不同，且其中将所述线性变化滤光片定位于输入聚焦光学器件的后焦平面及输出聚焦光学器件的前焦平面处。在另一阐释性实施例中，两个或更多个可调谐滤光片中的可调谐滤光片包含定位于输入聚焦光学器件的前焦平面处的输入角度扫描组件以接收输入光束，其中所述输入角度扫描组件接收来自所述输入聚焦光学器件的所述输入光束且将所述输入光束引导到线性变化滤光片。在另一阐释性实施例中，可基于输入角度扫描组件的角度而选择输入光束在线性变化滤光片上的位置。在另一阐释性实施例中，两个或更多个可调谐滤光片中的可调谐滤光片包含定位于输出聚焦光学器件的后焦平面处的输出角度扫描组件，其中所述输出聚焦光学器件接收来自线性变化滤光片的输入光束作为滤光光束且将所述滤光光束引导到所述输出角度扫描组件。在另一阐释性实施例中，除两个或更多个可调谐滤光片中的最后可调谐滤光片以外的输出光束是所述两个或更多个可调谐滤光片中的后续可调谐滤光片的输入光束。
公开一种根据本公开的一或多个阐释性实施例的照明系统。在一个阐释性实施例中，照明系统包含用以产生输入光束的照明源。在另一阐释性实施例中，照明系统包含包含两个或更多个可调谐滤光片的滤光子系统。在另一阐释性实施例中，两个或更多个可调谐滤光片中的可调谐滤光片包含输入聚焦光学器件。在另一阐释性实施例中，两个或更多个可调谐滤光片中的可调谐滤光片包含输出聚焦光学器件。在另一阐释性实施例中，两个或更多个可调谐滤光片中的可调谐滤光片包含线性变化滤光片，其中所述线性变化滤光片的滤光参数基于所述线性变化滤光片上的空间位置而不同，且其中将所述线性变化滤光片定位于输入聚焦光学器件的后焦平面及输出聚焦光学器件的前焦平面处。在另一阐释性实施例中，两个或更多个可调谐滤光片中的可调谐滤光片包含定位于输入聚焦光学器件的前焦平面处的输入角度扫描组件以接收输入光束，其中所述输入聚焦光学器件接收来自所述输入角度扫描组件的所述输入光束且将所述输入光束引导到线性变化滤光片，且其中可基于所述输入角度扫描组件的角度而选择所述输入光束在所述线性变化滤光片上的位置。在另一阐释性实施例中，两个或更多个可调谐滤光片中的可调谐滤光片包含定位于输出聚焦光学器件的后焦平面处的输出角度扫描组件，其中所述输出聚焦光学器件接收来自线性变化滤光片的输入光束作为滤光光束且将所述滤光光束引导到所述输出角度扫描组件。在另一阐释性实施例中，两个或更多个可调谐滤光片中的第一可调谐滤光片的输入角度扫描组件是滤光子系统的输入角度扫描组件且接收来自照明源的照明作为输入光束。在另一阐释性实施例中，除两个或更多个可调谐滤光片中的最后可调谐滤光片以外的输出光束是所述两个或更多个可调谐滤光片中的后续可调谐滤光片的输入光束。在另一阐释性实施例中，两个或更多个可调谐滤光片中的最后可调谐滤光片的输出角度扫描组件是滤光子系统的输出角度扫描组件。
应了解，上文概述及下文详述两者仅为示范性的及说明性的，且不一定限制如所主张的本发明。并入于本说明书中且构成本说明书的一部分的附图说明本发明的实施例且连同概述一起用来说明本发明的原理。
附图说明
通过参考附图，所属领域的技术人员可更好理解本公开的众多优点，其中：
图1A是根据本公开的一或多个实施例的可调谐滤光系统的示意图。
图1B是根据本公开的一或多个实施例的包含输入角度扫描组件、线性变化滤光片、及输入聚焦光学器件的可调谐滤光片的一部分的示意图。
图1C是说明根据本公开的一或多个实施例的准直输入光束的路径的可调谐滤光片的示意图。
图2A是说明根据本公开的一或多个实施例的在中心位置处与线性变化滤光片相互作用的输入光束的路径的可调谐滤光片的示意图。
图2B是说明根据本公开的一或多个实施例的依据输入角度扫描组件的角度φ1而变化的沿线性滤光方向的线性变化滤光片(δx)上的输入光束的位置的标绘图。
图2C是说明根据本公开的一或多个实施例的依据针对输入角度扫描组件的任何选定角度φ1沿共同输出路径提供滤光光束作为输出光束所需的来自图2B的输入角度扫描组件的角度φ1而变化的输出角度扫描组件的角度φ2的标绘图。
图3是根据本公开的一或多个实施例的具有用于过滤输入光束的多个性质的不同线性变化滤光片的多个可调谐滤光片的示意图。
图4A是根据本公开的一或多个实施例的包含沿共同输入路径提供输入光束的两个照明源的照明系统的示意图。
图4B是根据本公开的一或多个实施例的包含沿不同输入路径提供输入光束的照明源的照明系统的示意图。
具体实施方式
现将详细参考在附图中说明的所公开标的物。已关于某些实施例及其特定特征特别地展示且描述本公开。本文中阐述的实施例被视为阐释性的而非限制性的。所属领域的一般技术人员应容易明白，可在不脱离本公开的精神及范围的情况下进行形式及细节的各种改变及修改。
本公开的实施例涉及用于使用线性变化滤光片及扫描光学器件来快速且灵活调谐宽带照明源的各种性质的系统及方法。线性变化滤光片可包含具有沿线性滤光方向变化的滤旋光性质的滤光片。举例来说，线性变化中性密度滤光片可基于输入光束沿线性轴的空间位置而提供变化数量的变化数量的宽带强度缩减。通过另一实例，线性变化低通(或高通)滤光片可提供具有基于输入光束沿线性滤光方向的空间位置而变化的截止波长的低通滤光。通过另一实例，线性变化滤光片可形成为偏光器，其中通过线性变化滤光片通过的偏光方向可在沿线性滤光方向的不同方向不同。本文中考虑本文中公开的系统及方法可利用修改输入光束的任何选定性质的线性变化滤光片。
在一个实施例中，可调谐滤光片包含呈4-f配置的一对聚焦镜(例如，输入聚焦镜及输出聚焦镜)、光瞳平面(例如，输入聚焦镜的后焦平面及输出聚焦镜的前焦平面)中的线性变化滤光片、及聚焦镜的其它焦平面处的角度扫描组件。举例来说，准直输入光束可入射于输入倾斜镜上，通过输入倾斜镜按选定角度引导到输入聚焦镜，基于选定角度聚焦于位于选定位置处的线性变化滤光片上，再次通过输出聚焦镜准直，且通过输出倾斜镜沿任何选定输出角度进行引导。在此配置中，可通过控制输入角度扫描组件的角度而选择输入光束在线性变化滤光片上的位置及因此线性变化滤光片对输入光束的影响。此外，输出聚焦镜会将滤光输入光束(例如，滤光光束)引导到输出角度扫描组件而不管输入角度扫描组件的选定角度。因此，可共同选择输入及输出角度扫描组件的角度以沿任何选定路径引导滤光光束。
本公开的额外实施例涉及堆叠多个可调谐滤光片以提供输入光束的多个参数的调谐。以此方式，可串联布置各具有不同线性变化滤光片的多个可调谐滤光片以循序地过滤输入光束。举例来说，可调谐滤光片堆叠可包含具有用于功率(或强度)控制的线性变化中性密度滤光片的一或多个可调谐滤光片及具有用于光谱控制的线性变化光谱滤光片的一或多个可调谐滤光片。在一个实施例中，第一可调谐滤光片的输出角度扫描组件可操作为第二可调谐滤光片的输入角度扫描组件。在另一实施例中，每一可调谐滤光片可具有单独输入及输出可调谐滤光片。
本公开的额外实施例是针对同时滤光及通道选择。本文中考虑如本文中公开的可调谐滤光片除滤光以外还可提供输入或输出源的选择。举例来说，两个或更多个输入源可经定位以向可调谐滤光片的输入角度扫描组件提供两个或更多个输入光束。在此配置中，输入及/或输出角度扫描组件可经配置以将来自选定输入源的输入光束引导通过可调谐滤光片中的线性变化滤光片上的选定位置，且作为滤光光束沿选定输出光束路径射出。通过另一实例，输出角度扫描组件可沿两个或更多个输出光束路径中的任一者来引导滤光光束。
本公开的额外实施例是针对使用来自可调谐滤光片的滤光光束来减少斑点。在一个实施例中，可控制输出角度扫描组件以在选定角度范围周围扫描滤光光束，以减轻与同调滤光光束相关联的斑点。举例来说，输出角度扫描组件可沿光纤的输入面扫描滤光光束以减少或消除与运用来自光纤的输出面的滤光光束照明样本相关联的斑点。
现参考图1A到4B，更详细地公开根据本公开的一或多个实施例的用于可调谐滤光的系统及方法。
图1A是根据本公开的一或多个实施例的可调谐滤光系统100的示意图。
在一个实施例中，可调谐滤光系统100包含至少一个可调谐滤光片102。可调谐滤光片102可包含一对聚焦光学器件104(例如，输入聚焦光学器件104a及输出聚焦光学器件104b)、经定位于光瞳平面(例如，输入聚焦光学器件104a的后焦平面及输出聚焦光学器件104b的前焦平面)处的线性变化滤光片106及经定位于聚焦光学器件104的其它焦平面处的角度扫描组件108。例如，可将输入角度扫描组件108a定位于输入聚焦光学器件104a的前焦平面处，且可将输出角度扫描组件108b定位于输出聚焦光学器件104b的后焦平面处。
可调谐滤光片102可接受具有任何光谱波长或波长范围的任何输入光束110。举例来说，输入光束110可包含(但不限于)极紫外、紫外、可见及/或红外光谱区中的波长。此外，可由包含(但不限于)窄带激光源、超连续激光源、发光二极管(LED)、激光驱动等离子体源或灯源的任何适合照明源(或源组合)产生输入光束110。此外，输入光束110可包含来自沿共同输入路径传播的多个照明源的光。举例来说，输入光束110可包含来自超连续激光源及一或多个额外照明源的光以补充超连续激光的光谱。在一个实施例中，输入光束110包含来自超连续激光源及具有包含405nm的光谱的激光二极管的光以补充超连续激光的光谱。
线性变化滤光片106可包含任何类型的滤光片，滤光的幅度或效应针对其沿线性滤光方向变化。在此方面，线性变化滤光片106对输入光束110的影响可基于输入光束110在线性变化滤光片106上的空间位置而变化(例如，可进行调谐)。在一个实施例中，线性变化滤光片106包含中性密度滤光片。举例来说，线性变化滤光片106可基于输入光束110沿线性滤光方向的空间位置而提供变化数量的变化数量的宽带强度缩减。在另一实施例中，线性变化滤光片106包含光谱滤光片。举例来说，经配置为边缘滤光片(例如，低通滤光片或高通滤光片)的线性变化滤光片106可基于输入光束110在线性变化滤光片106上的空间位置而提供变化截止波长。通过另一实例，带通或带阻滤光片的宽度或中心波长中的至少一者可基于输入光束110在线性变化滤光片106上的空间位置而变化。通过另一实例，线性变化滤光片106可形成为偏光器，其中通过线性变化滤光片通过(例如，透射)的偏光方向可在沿线性滤光方向的不同方向不同。通过另一实例，线性变化滤光片106可包含一或多个波板，其中厚度沿线性滤光方向变化。
此外，线性变化滤光片106的滤旋光性质可沿线性滤光方向以任何方式变化。在一个实施例中，滤旋光性质沿滤光方向连续变化，使得可通过输入光束110在线性变化滤光片106上的空间位置的小调整来精细地调谐输入光束110的性质。举例来说，提供光谱控制强度的线性变化滤光片106可非常适于但不限于提供连续变化滤旋光性质。然而，线性滤光方向无需为单调的或连续的。在另一实施例中，线性变化滤光片106包含具有离散性质的一或多个离散区段。在此配置中，可将输入光束110引导到任何离散位置以提供离散滤光。举例来说，线性变化滤光片106可包含提供离散偏光通过方向、波板配置或类似者的离散区段。
此外，线性变化滤光片106可提供依据沿线性滤光方向的位置而变化的多个性质(例如，强度及光谱)的变动使得线性变化滤光片106通常可被理解为提供依据沿线性滤光方向的位置而变化的任何所要滤旋光性质。
聚焦光学器件104可包含所属领域中已知的任何类型的光学元件且可基于输入光束110的预期光谱进行选择。在一个实施例中，聚焦光学器件104中的至少一者包含反射光学元件。在此方面，聚焦光学器件104可适于宽带及/或UV应用。举例来说，聚焦光学器件104可包含(但不限于)抛物面镜或椭圆面镜。在另一实施例中，聚焦光学器件104中的至少至少一者包含反射光学元件。举例来说，聚焦光学器件104可包含(但不限于)折射扫描透镜。
聚焦光学器件104可具有任何选定焦距。此外，聚焦光学器件104可具有但无需具有相同焦距。在聚焦光学器件104的情况中，可调谐滤光片102可基于焦距的比率而扩大或缩小输入光束110的直径。
角度扫描组件108可包含提供可调整尖端及/或倾斜度的任何类型的可调整镜，包含(但不限于)检流镜、声光偏转器、电光偏转器、多边形扫描器或微机电系统(MEMS)偏转器。
现参考图1B，说明根据本公开的一或多个实施例的运用线性变化滤光片106的选择性调谐。图1B是根据本公开的一或多个实施例的包含输入角度扫描组件108a、线性变化滤光片106、及输入聚焦光学器件104a的可调谐滤光片102的一部分的示意图。
在一个实施例中，将输入角度扫描组件108a定位于输入聚焦光学器件104a的前焦平面处且将线性变化滤光片106定位于输入聚焦光学器件104a的后焦平面处。在此配置中，输入角度扫描组件108a及线性变化滤光片106处的光分布通过傅立叶变换相关且光在线性变化滤光片106上的空间位置基于来自输入角度扫描组件108a的光的角度112。因此，可通过控制输入聚焦光学器件104a的角度112而调谐滤光光束114(例如，通过线性变化滤光片106滤光的输入光束110)的性质。举例来说，因此，入射于输入角度扫描组件108a上的准直输入光束110将由位于通过输入角度扫描组件108a的角度112控制的位置处的输入聚焦光学器件104a聚焦到线性变化滤光片106上。通过另一实例，以束腰定位于输入角度扫描组件108a上的高斯光束可经中继以在线性变化滤光片106上具有另一束腰。
图1C是说明根据本公开的一或多个实施例的准直输入光束110的路径的可调谐滤光片102的示意图。出于阐释性目的，图1C中的输入光束110的路径表示为单射线。特定来说，图1C说明来自由输入角度扫描组件108a的5个不同角度112产生的输入路径116的输入光束110的5个可选择路径以在沿线性滤光方向的5个不同位置处与线性变化滤光片106相互作用以提供滤光光束114的不同性质。此外，图1C说明可如何将滤光光束114从输出角度扫描组件108b作为输出光束120沿共同输出路径118进行引导而不管输入角度扫描组件108a的选定角度112。
在一个实施例中，可调谐滤光片102包含输出聚焦光学器件104b及输出角度扫描组件108b，其中将线性变化滤光片106定位于输出聚焦光学器件104b的前焦平面处且将输出角度扫描组件108b定位于输出聚焦光学器件104b的后焦平面处。在此方面，输出聚焦光学器件104b可收集从线性变化滤光片106的任何位置出射的滤光光束114且沿共同输出轴(例如，沿共同输出方向)提供滤光光束114作为输出光束120。此外，可调谐滤光片102的此配置可对应于4-f系统使得输入光束110及滤光光束114两者可具有相同发散性质。举例来说，准直输入光束110将从可调谐滤光片102出射作为准直滤光光束114。
在另一实施例中，如图1C中说明，可调谐滤光片102可包含横轴角度扫描组件108c。此外，可调谐滤光片102可包含一或多个中继透镜122以将来自输出角度扫描组件108b的输出光束120中继到横轴角度扫描组件108c。举例来说，与由输出角度扫描组件108b提供的偏转相比，横轴角度扫描组件108c可沿正交角度提供偏转。在此方面，输出路径118通常可沿任何方向位于三个维度中，此可促成输出光束120的精确定位。例如，输出角度扫描组件108b及横轴角度扫描组件108c的组合可提供输出光束120在输出光纤上的精确定位。
现参考图2A到2C，更详细地描述根据本公开的一或多个实施例的通过控制角度扫描组件108来选择输入光束110在线性变化滤光片106上的位置。
图2A是说明根据本公开的一或多个实施例的在中心位置202处与线性变化滤光片106相互作用的输入光束110的路径的可调谐滤光片102的示意图。在图2A中，相对于中心位置202测量输入光束110在线性变化滤光片106上的位置δx且其具有对应于从中心位置202到线性变化滤光片106的可使用部分的边缘的长度的最大绝对值D。角度θ对应于通过对应于此中心位置202的输入聚焦光学器件104a对输入光束110的入射与反射之间的角度。相对于对应于此中心位置202的标称角度测量输入角度扫描组件108a的角度φ1。
在一个实施例中，输入光束110在线性变化滤光片106上的位置δx可特性化为：
Figure BDA0003775197630000081
其中f是输入角度扫描组件108a的焦距。
图2B是说明根据本公开的一或多个实施例的依据输入角度扫描组件108a的角度φ1而变化的沿线性滤光方向的线性变化滤光片106(δx)上的输入光束110的位置的标绘图。特定来说，图2B中的标绘图对应于可调谐滤光片102的配置，其中f＝160mm且D＝60mm。如图2B中说明，输入光束110在线性变化滤光片106上的位置δx可依据输入角度扫描组件108a的角度φ1线性地变化。
图2C是说明根据本公开的一或多个实施例的依据针对输入角度扫描组件108a的任何选定角度φ1沿共同(例如，固定)输出路径118提供滤光光束114作为输出光束120所需的来自图2B的输入角度扫描组件108a的角度φ1而变化的输出角度扫描组件108b的角度φ2的标绘图。
在一个实施例中，依据针对输入角度扫描组件108a的任何选定角度φ1沿共同输出路径118提供滤光光束114作为输出光束120所需的来自图2B的输入角度扫描组件108a的角度φ1而变化的输出角度扫描组件108b的角度φ2可特性化为：
Figure BDA0003775197630000091
其中相对于对应于图2A中的中心位置202(例如，δx＝0)的标称角度测量输出角度扫描组件108b的角度φ2。此外，基于其中输出角度扫描组件108b的焦距还等于f的可调谐滤光片102的配置来产生图2C中的标绘图。如图2C中说明，沿共同输出路径118提供输出光束120所需的输出角度扫描组件108b的角度φ2可基于输入角度扫描组件108a的角度φ1的选择而线性地变化。
现参考图3，更详细地描述根据本公开的一或多个实施例的多个可调谐滤光片102的组合。本文中考虑多个可调谐滤光片102可串联组合以提供输入光束的多个性质的定制过滤。在此配置中，多个可调谐滤光片102可形成滤光子系统302，其中可调谐滤光片102的第一可调谐滤光片的输入光束110可为滤光子系统302的输入光束，除可调谐滤光片102的最后可调谐滤光片以外的输出光束120是后续可调谐滤光片102的输入光束110，且可调谐滤光片102的最后可调谐滤光片的输出光束120是滤光子系统302的输出光束120。
此外，滤光子系统302中的各种可调谐滤光片102可共享但无需共享包含(但不限于)聚焦光学器件104或角度扫描组件108的任何组件。
图3是根据本公开的一或多个实施例的具有用于过滤输入光束110的多个性质的不同线性变化滤光片106的多个可调谐滤光片102的示意图。特定来说，图3说明串联的第一可调谐滤光片102-1、第二可调谐滤光片102-2及第三可调谐滤光片102-3。举例来说，三个可调谐滤光片102的线性变化滤光片106可以任何顺序包含(但不限于)中性密度滤光片、低通光谱滤光片、及高通光谱滤光片。
本文中考虑可调谐滤光片102可以各种方式组合以过滤输入光束110的多个性质。在一个实施例中，如图3中说明，第一可调谐滤光片102-1的输出角度扫描组件108b-1还是第二可调谐滤光片102-2的输入角度扫描组件108a-2。类似地，第二可调谐滤光片102-2的输出角度扫描组件108b-2还是第三可调谐滤光片102-3的输入角度扫描组件108a-3。在此方面，可串联提供任何数目个可调谐滤光片102以对输入光束110进行滤光。在另一实施例中，尽管未展示，但每一可调谐滤光片102可包含单独输入角度扫描组件108a及输出角度扫描组件108b。
在一个实施例中，如图3中说明，连续可调谐滤光片102(例如，图3中的可调谐滤光片102-1、102-2、102-3)可共享但无需共享聚焦光学器件104。举例来说，如图3中说明，输出聚焦光学器件104b-1及输入聚焦光学器件104a-2形成为共同光学元件。类似地，输出聚焦光学器件104b-2及输入聚焦光学器件104a-3形成为共同光学元件。在另一实施例中，尽管未展示，但每一可调谐滤光片102可包含单独聚焦光学器件104。
图3进一步说明横轴角度扫描组件108c及中继透镜122以对来自滤光子系统302的输出路径118提供控制。特定来说，图3说明两个可能输出路径118。
再次参考图1A，可调谐滤光系统100可包含控制器124，控制器124可经通信耦合到可调谐滤光系统100的任何组件，例如(但不限于)角度扫描组件108(例如，输入角度扫描组件108a、输出角度扫描组件108b及/或横轴角度扫描组件108c)。
在另一实施例中，控制器124包含经配置以执行经维持于存储器装置128或存储器上的程序指令的一或多个处理器126。控制器124的一或多个处理器126可包含所属领域中已知的任何处理元件。在此意义上，一或多个处理器126可包含经配置以执行算法及/或指令的任何微处理器型装置。此外，存储器装置128可包含所属领域中已知的适于存储可由相关联的一或多个处理器126执行的程序指令的任何存储媒体。举例来说，存储器装置128可包含非暂时性存储器媒体。作为额外实例，存储器装置128可包含(但不限于)只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁性或光学存储器装置(例如，磁盘)、磁带、固态硬盘及类似者。进一步应注意，存储器装置128可与一或多个处理器126容置于共同控制器外壳中。
在此方面，控制器124的一或多个处理器126可执行于本公开各处所描述的各种过程步骤中的任一者。举例来说，控制器124的一或多个处理器126可控制角度扫描组件108(例如，输入角度扫描组件108a、输出角度扫描组件108b及/或横轴角度扫描组件108c)的角度以提供输入光束110的可调谐滤光。
在一个实施例中，用户接口130经通信地耦合到控制器124。在一个实施例中，用户接口130可包含(但不限于)一或多个桌上型计算机、膝上型计算机、平板计算机及类似者。在另一实施例中，用户接口130包含用于向用户显示可调谐滤光系统100的数据的显示器。用户接口130的显示器可包含所属领域中已知的任何显示器。举例来说，显示器可包含(但不限于)液晶显示器(LCD)、基于有机发光二极管(OLED)的显示器，或CRT显示器。所属领域的技术人员应认识到，能够与用户接口130集成的任何显示装置适于在本公开中实施。在另一实施例中，用户可响应于经由用户接口130的用户输入装置向用户显示的数据而输入选择及/或指令。
现参考图4A及4B，更详细地描述根据本公开的一或多个实施例的包含至少一个可调谐滤光片102的照明系统402。特定来说，图4A及4B中的照明系统402包含图3中说明的三个可调谐滤光片102(例如，第一可调谐滤光片102-1、第二可调谐滤光片102-2及第三可调谐滤光片102-3)。然而，应了解，仅出于阐释性目的提供此特定配置且照明系统402可包含呈任何配置的任何数目个可调谐滤光片102。
图4A是根据本公开的一或多个实施例的包含沿共同输入路径116提供输入光束110的两个照明源404的照明系统402的示意图。
在一个实施例中，照明系统402包含一或多个照明通道406中的一或多个照明源404。举例来说，在图4A中，来自两个照明源404的光沿共同输入路径116组合(例如，使用光束组合器408)成共同输入光束110。在一个实施例中，第一照明源404包含超连续激光源且第二照明源404包含激光二极管(例如，具有大约405nm的波长)。
在另一实施例中，照明系统402包含一或多个输出通道410。特定来说，图4A说明两个输出通道410，每一输出通道410通过耦合透镜414耦合到输出光纤412。在此方面，来自一或多个可调谐滤光片102的输出光束120可选择性地引导到输出通道410中的任一者中。举例来说，可使用不同输出通道410来提供具有不同特性的照明。在一个例子中，控制器124可将具有不同滤旋光性质的光(例如，通过输入光束110在一或多个可调谐滤光片102中的一或多个线性变化滤光片106上的不同选定位置产生)选择性地引导到不同输出通道410。在另一例子中，不同输出通道410可经配置以按不同入射角、偏光或类似者提供(例如，样本的)照明。
图4A进一步说明如关于图1C描述的横轴角度扫描组件108c及中继透镜122。在此方面，输出角度扫描组件108b-3及横轴角度扫描组件108c的组合可对输出光束120的输出路径118提供三维控制。
现参考图4B，更详细地描述根据本公开的一或多个实施例的使用可调谐滤光片102(或一系列可调谐滤光片102)来提供照明通道406及/或输出通道410的选择。
图4B是根据本公开的一或多个实施例的包含沿不同输入路径116提供输入光束110的照明源404的照明系统402的示意图。
在一个实施例中，可调整角度扫描组件108的任何组合以选择特定照明源404。举例来说，可调整输入角度扫描组件108a(例如，图4B中的输入角度扫描组件108a-1)的角度以将来自任何选定照明源404的光引导到线性变化滤光片106上的选定位置以提供来自选定照明源404的输入光束110的可调谐滤光。通过另一实例，可调整输出角度扫描组件108b(例如，图4B中的输出角度扫描组件108b-3)及/或横轴角度扫描组件108c以通过沿所要输出路径118引导来自选定照明源404的光而选择照明源404。在此方面，本文中考虑可调谐滤光片102是对称的且输入角度扫描组件108a及输出角度扫描组件108b的任何组合可选择照明源404。此外，应了解，可调整角度扫描组件108中的任一者以提供照明源404的选择。
在另一实施例中，可调整角度扫描组件108的任何组合以将来自任何照明源404的输出光束120提供到选定输出通道410。本文中考虑可使用与上文针对选择照明源404描述相同的概念来选择输出通道410，但相反。举例来说，可调整输入角度扫描组件108a(例如，图4B中的输入角度扫描组件108a-1)及输出角度扫描组件108b(例如，图4B中的输出角度扫描组件108b-3)的任何组合以将来自任何选定照明源404的输出光束120提供到任何选定输出通道410。
在另一实施例中，可调谐滤光片102(或一系列可调谐滤光片102)可用于减轻斑点。举例来说，归因于样本的表面粗糙度，在用同调光(例如，来自如本文中公开的可调谐滤光片102的同调输出光束120)照明所述样本时可存在斑点。在一个实施例中，可控制可调谐滤光片102的输出角度扫描组件108b及/或横轴角度扫描组件108c以沿输出路径118调制输出光束120的输出角度以减轻斑点。举例来说，输出角度扫描组件108b及/或横轴角度扫描组件108c可沿选定输出角度范围内的任何型样(例如，随机化、扫描或类似者)快速振荡输出光束120以引入输出路径118的较小波动。如果振荡的时间标度短于测量时间标度(例如，曝光时间)，那么可通过输出光束120的振荡而平均斑点的影响。此外，本文中考虑通过输出角度扫描组件108b及/或横轴角度扫描组件108c的振荡减轻斑点可促成比典型斑点缩减技术(例如旋转扩散板或机械振动照明光纤)更快的振荡。因此，如本文中描述的可调谐滤光片102可实现比典型斑点缩减技术更短的测量时间标度(例如，曝光时间)，此又可实现提高测量处理能力而不会牺牲性能。
在一个实施例中，可调谐滤光片102的输出角度扫描组件108b及/或横轴角度扫描组件108c可在光纤的输入面上快速振荡输出光束120。以此方式，调制光纤(例如，多模光纤)的入口上的空间同调输出光束120的发射条件可调制从光纤出射的光的近场及远场斑点分布。假如果振荡在光纤的集光数值孔径(NA)内，那么可捕获输出光束120的全功率。举例来说，在图4B中，输出角度扫描组件108b-3及/或横轴角度扫描组件108c可经配置(例如，使用控制器124)以在输出光纤412中的任一者上的输入面上振荡输出光束120。
本文中描述的标的有时说明含于其它组件内或与其它组件连接的不同组件。应了解，此类所描绘架构仅为示范性的，且事实上可实施实现相同功能性的许多其它架构。在概念意义上，用以实现相同功能性的任何组件布置经有效“相关联”，使得实现所要功能性。因此，在本文中组合以实现特定功能性的任何两个组件可被视为彼此“相关联”，使得实现所要功能性，而与架构或中间组件无关。同样地，如此相关联的任何两个组件还可被视为彼此“连接”或“耦合”以实现所要功能性，且能够如此相关联的任何两个组件还可被视为彼此“可耦合”以实现所要功能性。可耦合的特定实例包含但不限于可物理相互作用及/或物理上相互作用的组件、及/或可无线相互作用及/或无线相互作用的组件及/或可逻辑相互作用及/或逻辑相互作用的组件。
据信，通过前文描述将理解本公开及其许多伴随优点，且将明白可在组件的形式、构造及布置方面进行各种改变而不脱离所公开标的或不牺牲全部其重大优点。所描述的形式仅为说明性的，且所附权利要求书希望涵盖且包含此类改变。此外，应了解，本发明是由所附权利要求书定义。

Claims (32)

1.一种可调谐滤光片，其包括：
输入聚焦光学器件；
输出聚焦光学器件；
线性变化滤光片，其中所述线性变化滤光片的滤光参数基于所述线性变化滤光片上的空间位置而不同，其中将所述线性变化滤光片定位于所述输入聚焦光学器件的后焦平面及所述输出聚焦光学器件的前焦平面处；
输入角度扫描组件，其经定位于所述输入聚焦光学器件的前焦平面处，所述输入角度扫描组件经配置以接收输入光束，其中所述输入聚焦光学器件接收来自所述输入角度扫描组件的所述输入光束且将所述输入光束引导到所述线性变化滤光片，其中可基于所述输入角度扫描组件的角度来选择所述输入光束在所述线性变化滤光片上的位置；及
输出角度扫描组件，其经定位于所述输出聚焦光学器件的后焦平面处，其中所述输出聚焦光学器件接收来自所述线性变化滤光片的所述输入光束作为滤光光束且将所述滤光光束引导到所述输出角度扫描组件，其中所述输出角度扫描组件沿可基于所述输出角度扫描组件的角度选择的输出路径提供所述滤光光束作为输出光束。
2.根据权利要求1所述的可调谐滤光片，其进一步包括：
控制器，其经通信地耦合到所述输入角度扫描组件及所述输出角度扫描组件，所述控制器包含经配置以执行程序指令的一或多个处理器，所述程序指令导致所述一或多个处理器：
选择所述输入角度扫描组件的所述角度以选择所述输入光束在所述线性变化滤光片上的所述位置。
3.根据权利要求2所述的可调谐滤光片，其中所述一或多个处理器进一步经配置以执行程序指令，所述程序指令导致所述一或多个处理器：
基于所述输入角度扫描组件的所述角度来选择所述输出角度扫描组件的角度以沿固定输出路径引导所述输出光束。
4.根据权利要求2所述的可调谐滤光片，其中所述一或多个处理器进一步经配置以执行程序指令，所述程序指令导致所述一或多个处理器：
选择所述输出角度扫描组件或所述输入角度扫描组件中的至少一者的角度以将所述输出光束引导到两个或更多个输出通道中的选定输出通道。
5.根据权利要求2所述的可调谐滤光片，其中所述一或多个处理器进一步经配置以执行程序指令，所述程序指令导致所述一或多个处理器：
选择所述输出角度扫描组件或所述输入角度扫描组件中的至少一者的角度以接收来自两个或更多个照明源中的选定照明源的所述输入光束。
6.根据权利要求1所述的可调谐滤光片，其进一步包括：
横轴角度扫描组件，其用以接收来自所述输出角度扫描组件的所述输出光束，其中所述横轴角度扫描组件的扫描平面正交于所述输出角度扫描组件的扫描平面，其中可通过控制所述输出角度扫描组件及所述横轴角度扫描组件而沿任何输出角度引导所述输出光束。
7.根据权利要求6所述的可调谐滤光片，其进一步包括：
控制器，其经通信地耦合到所述输入角度扫描组件及所述输出角度扫描组件，所述控制器包含经配置以执行程序指令的一或多个处理器，所述程序指令导致所述一或多个处理器：
调制所述输出角度扫描组件及所述横轴角度扫描组件以调制所述输出角度以减轻斑点。
8.根据权利要求7所述的可调谐滤光片，其进一步包括：
耦合透镜，其用以将来自所述横轴角度扫描组件的所述输出光束引导到光纤的输入面，其中调制所述输出角度扫描组件及所述横轴角度扫描组件以调制所述输出角度调制所述输出光束在所述光纤的所述输入面上的位置或角度中的至少一者。
9.根据权利要求1所述的可调谐滤光片，其中所述输入聚焦光学器件或所述输出聚焦光学器件中的至少一者包括：
抛物面镜、椭圆面镜或折射扫描透镜中的至少一者。
10.根据权利要求1所述的可调谐滤光片，其中所述线性变化滤光片包括：
线性变化光谱滤光片。
11.根据权利要求10所述的可调谐滤光片，其中所述线性变化光谱滤光片包括：
长通滤光片或短通滤光片中的至少一者，其中截止波长基于所述线性变化光谱滤光片上的所述位置而变化。
12.根据权利要求10所述的可调谐滤光片，其中所述线性变化光谱滤光片包括：
带通滤光片，其中中心通过波长或光谱通过宽度中的至少一者基于所述线性变化光谱滤光片上的所述位置而变化。
13.根据权利要求1所述的可调谐滤光片，其中所述线性变化滤光片包括：
线性变化中性密度滤光片，其中透射率基于所述线性变化中性密度滤光片上的位置而变化。
14.根据权利要求1所述的可调谐滤光片，其中所述线性变化滤光片包括：
线性变化偏光器，其中通过偏光基于所述线性变化偏光器上的位置而变化。
15.根据权利要求1所述的可调谐滤光片，其中所述输入角度扫描组件或所述输出角度扫描组件中的至少一者包括：
检流计、声光偏转器、电光偏转器、多边形扫描器或微机电系统(MEMS)偏转器中的至少一者。
16.一种系统，其包括：
两个或更多个可调谐滤光片，其中所述两个或更多个可调谐滤光片中的可调谐滤光片包括：
输入聚焦光学器件；
输出聚焦光学器件；
线性变化滤光片，其中所述线性变化滤光片的滤光参数基于所述线性变化滤光片上的空间位置而不同，其中所述线性变化滤光片经定位于所述输入聚焦光学器件的后焦平面及所述输出聚焦光学器件的前焦平面处；
输入角度扫描组件，其经定位于所述输入聚焦光学器件的前焦平面处，所述输入角度扫描组件经配置以接收输入光束，其中所述输入角度扫描组件接收来自所述输入聚焦光学器件的所述输入光束且将所述输入光束引导到所述线性变化滤光片，其中可基于所述输入角度扫描组件的角度来选择所述输入光束在所述线性变化滤光片上的位置；及
输出角度扫描组件，其经定位于所述输出聚焦光学器件的后焦平面处，其中所述输出聚焦光学器件接收来自所述线性变化滤光片的所述输入光束作为滤光光束且将所述滤光光束引导到所述输出角度扫描组件，其中除所述两个或更多个可调谐滤光片中的最后可调谐滤光片以外的所述输出光束是所述两个或更多个可调谐滤光片中的后续可调谐滤光片的输入光束。
17.一种照明系统，其包括：
照明源，其经配置以产生输入光束；及
滤光子系统，其包含两个或更多个可调谐滤光片，其中所述两个或更多个可调谐滤光片中的可调谐滤光片包括：
输入聚焦光学器件；
输出聚焦光学器件；
线性变化滤光片，其中所述线性变化滤光片的滤光参数基于所述线性变化滤光片上的空间位置而不同，其中所述线性变化滤光片经定位于所述输入聚焦光学器件的后焦平面及所述输出聚焦光学器件的前焦平面处；
输入角度扫描组件，其经定位于所述输入聚焦光学器件的前焦平面处，所述输入角度扫描组件经配置以接收所述输入光束，其中所述输入聚焦光学器件接收来自所述输入角度扫描组件的所述输入光束且将所述输入光束引导到所述线性变化滤光片，其中可基于所述输入角度扫描组件的角度来选择所述输入光束在所述线性变化滤光片上的位置；及
输出角度扫描组件，其经定位于所述输出聚焦光学器件的后焦平面处，其中所述输出聚焦光学器件接收来自所述线性变化滤光片的所述输入光束作为滤光光束且将所述滤光光束引导到所述输出角度扫描组件；且
其中所述两个或更多个可调谐滤光片中的第一可调谐滤光片的所述输入角度扫描组件是所述滤光子系统的输入角度扫描组件且接收来自所述照明源的照明作为所述输入光束，其中除所述两个或更多个可调谐滤光片中的最后可调谐滤光片以外的所述输出光束是所述两个或更多个可调谐滤光片中的后续可调谐滤光片的输入光束，其中所述两个或更多个可调谐滤光片中的最后可调谐滤光片的所述输出角度扫描组件是所述滤光子系统的输出角度扫描组件。
18.根据权利要求17所述的照明系统，其进一步包括：
控制器，其经通信地耦合到所述两个或更多个可调谐滤光片，所述控制器包含经配置以执行程序指令的一或多个处理器，所述程序指令导致所述一或多个处理器：
选择所述滤光子系统的所述输入角度扫描组件的所述角度以选择所述输入光束在所述线性变化滤光片上的所述位置。
19.根据权利要求18所述的照明系统，其中所述一或多个处理器进一步经配置以执行程序指令，所述程序指令导致所述一或多个处理器：
基于所述输入角度扫描组件的所述角度来选择所述滤光子系统的所述输出角度扫描组件的角度以沿固定输出路径引导所述输出光束。
20.根据权利要求18所述的照明系统，其中所述一或多个处理器进一步经配置以执行程序指令，所述程序指令导致所述一或多个处理器：
选择所述滤光子系统的所述输出角度扫描组件或所述滤光子系统的所述输入角度扫描组件中的至少一者的角度以将所述输出光束引导到两个或更多个输出通道中的选定输出通道。
21.根据权利要求18所述的照明系统，其中所述照明源是两个或更多个照明源中的第一照明源，其中所述一或多个处理器进一步经配置以执行程序指令，所述程序指令导致所述一或多个处理器：
选择所述滤光子系统的所述输出角度扫描组件或所述滤光子系统的所述输入角度扫描组件中的至少一者的角度以接收来自两个或更多个照明源中的选定照明源的光作为所述滤光子系统的所述输入光束。
22.根据权利要求18所述的照明系统，其进一步包括：
横轴角度扫描组件，其用以从所述滤光子系统的所述输出角度扫描组件接收所述滤光子系统的所述输出光束，其中所述横轴角度扫描组件的扫描平面正交于所述滤光子系统的所述输出角度扫描组件的扫描平面，其中可通过控制所述滤光子系统的所述输出角度扫描组件及所述横轴角度扫描组件而沿任何输出角度引导所述输出光束。
23.根据权利要求22所述的照明系统，其进一步包括：
控制器，其经通信地耦合到所述输入角度扫描组件及所述输出角度扫描组件，所述控制器包含经配置以执行程序指令的一或多个处理器，所述程序指令导致所述一或多个处理器：
调制所述滤光子系统的所述输出角度扫描组件及所述横轴角度扫描组件以调制所述输出角度以减轻斑点。
24.根据权利要求23所述的照明系统，其进一步包括：
耦合透镜，其用以将来自所述横轴角度扫描组件的所述输出光束引导到光纤的输入面，其中调制所述滤光子系统的所述输出角度扫描组件及所述横轴角度扫描组件以调制所述输出角度调制所述滤光子系统的所述输出光束在所述光纤的所述输入面上的位置或角度中的至少一者。
25.根据权利要求17所述的照明系统，其中所述两个或更多个可调谐滤光片中的任一者的所述输入聚焦光学器件或所述输出聚焦光学器件中的至少一者包括：
抛物面镜、椭圆面镜或折射扫描透镜中的至少一者。
26.根据权利要求17所述的照明系统，其中所述两个或更多个可调谐滤光片中的任一者的所述线性变化滤光片包括：
线性变化光谱滤光片、线性变化中性密度滤光片、线性变化偏光器或线性变化波板中的至少一者。
27.根据权利要求17所述的照明系统，其中所述两个或更多个可调谐滤光片中的任一者的所述输入角度扫描组件或所述输出角度扫描组件中的至少一者包括：
检流计、声光偏转器、电光偏转器、多边形扫描器或微机电系统(MEMS)偏转器中的至少一者。
28.根据权利要求17所述的照明系统，其中所述照明源包括：
超连续激光源、激光驱动等离子体源或激光二极管中的至少一者。
29.根据权利要求17所述的照明系统，其中所述两个或更多个可调谐滤光片包括：
第一可调谐滤光片，其中所述第一可调谐滤光片的所述线性变化滤光片包含中性密度滤光片；
第二可调谐滤光片，其中所述第二可调谐滤光片的所述线性变化滤光片包含低通光谱滤光片；及
第三可调谐滤光片，其中所述第三可调谐滤光片的所述线性变化滤光片包含高通光谱滤光片。
30.根据权利要求29所述的照明系统，其中所述照明源包括：
超连续激光源。
31.根据权利要求30的照明系统，所述两个或更多个可调谐滤光片中的任一者的所述输入聚焦光学器件或所述输出聚焦光学器件中的至少一者包括：
抛物面镜。
32.根据权利要求31所述的照明系统，其中所述两个或更多个可调谐滤光片中的任一者的所述输入角度扫描组件或所述输出角度扫描组件中的至少一者包括：
检流计。
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