ITMO
en/ en

ISSN: 1023-5086

en/

ISSN: 1023-5086

Научно-технический

Оптический журнал

Полнотекстовый перевод журнала на английский язык издаётся Optica Publishing Group под названием “Journal of Optical Technology“

Подача статьи Подать статью
Больше информации Назад

DOI: 10.17586/1023-5086-2023-90-11-62-70

УДК: 681.785.5

Унифицированная оптическая схема акустооптического видеоспектрометра видимого диапазона спектра

Поляков М.П., Батшев В.И., Мачихин А.C., Пожар В.Э.

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Поляков М.П., Батшев В.И., Мачихин А.С., Пожар В.Э. Унифицированная оптическая схема акустооптического видеоспектрометра видимого диапазона спектра // Оптический журнал. 2023. Т. 90. № 11. С. 62–70. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2023-90-11-62-70

 

Poliakov M.P., Batshev V.I., Machikhin A.S., Pozhar V.E. Unified optical scheme of acousto-optical imaging spectrometer for visible range of spectrum [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2023. V. 90. № 11. P. 62–70. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2023-90-11-62-70

 

Ссылка на англоязычную версию:

M. P. Poliakov, V. I. Batshev, A. S. Machikhin, and V. E. Pozhar, "Unified optical scheme of an acousto-optical imaging spectrometer for the visible spectrum," Journal of Optical Technology. 90 (11), 674-678 (2024). https://doi.org/10.1364/JOT.90.000674

Аннотация:

Предмет исследования. Методы проектирования унифицированных оптических схем акустооптических видеоспектрометров различного назначения. Цель работы. Создание унифицированной оптической схемы, работающей как с одиночным, так и с двойным акустооптическим монохроматором, без снижения качества изображения. Метод. Представленный метод проектирования оптических схем акустооптических видеоспектрометров состоит из двух этапов: формирование в системе автоматизированного проектирования оптических схем особых мультиконфигурационных и оптимизационных параметров для расчета оптической схемы и последующей пространственно-спектральной калибровки готового акустооптического видеоспектрометра. Основные результаты. Представлен малогабаритный реконфигурируемый видеоспектрометр видимого диапазона спектра с акустооптическим монохроматором в параллельных пучках апертурных лучей. Особенностью данного прибора является унифицированная оптическая схема, которая может работать как с одиночным, так и с двойным акустооптическим монохроматором. Описаны этапы проектирования акустооптического видеоспектрометра, указаны особенности расчета унифицированной оптической схемы. Проведен анализ рассчитанной унифицированной оптической схемы. Оценено качество изображения оптической схемы для двух ее конфигураций. Проведено сравнение конфигураций унифицированной оптической схемы с двукратной и однократной монохроматизацией. Показано, что одиночный акустооптический монохроматор может работать в увеличенном угловом поле с предварительно проведенной специализированной пространственно-спектральной калибровкой. Приведены особенности данных конфигураций акустооптического видеоспектрометра и возможности их применения в реализации спектральных приборов для решения различных прикладных задач. Практическая значимость. Результаты работы могут быть использованы при проектировании унифицированных оптических схем, пригодных для использования как с одиночными, так и с двойными акустооптическими монохроматорами без снижения качества изображения.

Ключевые слова:

акустооптический перестраиваемый фильтр, видеоспектрометр, качество изображения, светосила, угловое поле

Благодарность:

результаты работы получены с использованием оборудования Центра коллективного пользования Научно-технологического центра уникального приборостроения РАН. Работа выполнена в рамках Государственного задания «Разработка новых акустооптических методов и приборов» (FFNS-2022-0010)

Коды OCIS: 230.1040, 220.3620

Список источников:
  1. Chang C.-I. Hyperspectral data exploitation: Theory and applications. N.J.: John Wiley & Sons, 2007. 440 p.
  2. Bei L., Dennis G.I., Miller H.M., et al. Acousto-optic tunable filters: Fundamentals and applications as applied to chemical analysis techniques // Progress in Quant. Electron. 2004. V. 28. № 2. P. 67–87. https://doi.org/10.1016/S0079-6727(03)00083-1
  3. Vo-Dinh T. A hyperspectral imaging system for in vivo optical diagnostics // IEEE Eng. in Medicine and Biology Magazine. 2004. V. 23. №  5. P. 40–49. https://doi.org/10.1109/MEMB.2004.1360407
  4. Lorente D., Aleixos N., Gómez-Sanchís J., et al. Recent advances and applications of hyperspectral imaging for fruit and vegetable quality assessment // Food Bioprocess Technol. 2012. V. 5. P. 1121–1142. https://doi.org/10.1007/s11947-011-0725-1
  5. Chivukula V.S., Shur M.S., Ciplys D. Recent advances in application of acoustic, acousto-optic and photo-acoustic methods in biology and medicine // Physica Status Solidi (a). 2007. V. 204. № 10. P. 3209–3236. https://doi.org/10.1002/pssa.200723313
  6. Pang Y., Zhang K., Lang L. Review of acousto-optic spectral systems and applications // Frontiers in Phys. 2022. V. 10. P. 1319. https://doi.org/10.3389/fphy.2022.1102996
  7. Мазур М.М., Судденок Ю.А., Шорин В.Н. Двойной акустооптический монохроматор изображений с перестраиваемой шириной аппаратной функции // Письма в ЖТФ. 2014. Т. 40. № 4. С. 56–62.
  8. Machikhin A.S., Gorevoy A.V., Martynov G.N., et al. Spatio-spectral transformation of non-collimated light beams diffracted by ultrasound in birefringent crystals // Photon. Res. 2021. V. 9. № 5. P. 687–693. https://doi.org/10.1364/PRJ.417992
  9. Волосов Д.С., Цивкин М.В. Теория и расчет светооптических систем проекционных приборов. М.: Искусство, 1960. С. 143, 150.
  10. Pate M.A. Optical design and specification of telecentric optical systems // Internat. Opt. Design Conf. 1998. V. 3482. P. 877–886. https://doi.org/10.1117/12.322029
  11. Гебгарт А.Я. Особенности проектирования некоторых типов особо-широкоугольных объективов // Оптический журнал. 2010. Т. 77. № 9. С. 17–21.
  12. Мачихин А.С., Батшев В.И., Пожар В.Э. и др. Минимизация аберраций акустооптического видеоспектрометра ближнего инфракрасного диапазона путем оптимизации параметров перестраиваемого фильтра // Оптический журнал. 2019. Т. 86. № 12. С. 59–64. https://doi.org/10.17586/1023-5086-2019-86-12-59-64
  13. Champagne J., Kastelik J.-C., Samuel D., et al. Study of the spectral bandwidth of a double-pass acousto-optic system // Appl. Opt. 2018. V. 57. № 10. P. 49–55. https://doi.org/10.1364/ao.57.000c49
  14. Gupta N., Suhre D.R. Effects of sidelobes on acousto-optic tunable filter imaging // Opt. Eng. 2017. V. 56. № 7. P. 073106. https://doi.org/10.1117/1.oe.56.7.073106
  15. Wang P., Zhang Z. Double-filtering method based on two acousto-optic tunable filters for hyperspectral imaging application // Opt. Exp. 2016. V. 24. № 9. P. 9888–9895. https://doi.org/10.1364/OE.24.009888
  16. Епихин В.М., Калинников Ю.К. Компенсация спектрального дрейфа угла дифракции неколлинеарного акустооптического фильтра // ЖТФ. 1989. Т. 59. № 2. С. 160–163.
  17. Machikhin A.S., Gorevoy A.V., Pozhar V.E., et al. Computational technique for field-of view expansion in AOTF-based imagers // Opt. Lett. 2022. V. 47. № 3. P. 585–588. https://doi.org/10.1364/OL.438374