en
Назад
DOI: 10.17586/1023-5086-2024-91-07-80-88
УДК: 621.3.095.14, 681.7.068
Оптическая система для эффективной перестраиваемой акустооптической фильтрации неполяризованного излучения суперконтинуума
Сударев А.А., Польщикова О.В., Зотов К.В. Оптическая система для эффективной перестраиваемой акустооптической фильтрации неполяризованного излучения суперконтинуума // Оптический журнал. 2024. Т. 91. № 7. С. 80–88. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2024-91-07-80-88
Sudarev A.A., Polschikova O.V., Zotov K.V. Optical system for efficient tunable acousto-optic filtering of unpolarized supercontinuum radiation [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2024. V. 91. № 7. P. 80–88. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2024-91-07-80-88
Предмет исследования. Пропускание и мощность излучения на выходе системы перестраиваемой акустооптической фильтрации неполяризованного излучения суперконтинуума. Цель работы. Разработка компактной высокоэффективной оптической системы для объединения ±1-х порядков дифракции перестраиваемого акустооптического фильтра для фильтрации неполяризованного излучения суперконтинуума. Метод. Предложен способ объединения двух порядков дифракции акустооптического фильтра на основе разветвленного многомодового оптического волокна, используемого в системах накачки волоконных лазеров, и клиньев-компенсаторов хроматического сдвига. Оптическая система cмоделирована и экспериментально апробирована. В ходе эксперимента минимизирована вероятность влияния нестабильности излучения и засветки на результат измерений. Основные результаты. Исследована эффективность предложенной оптической системы фильтрации неполяризованного излучения суперконтинуума в широком спектральном диапазоне. Она позволяет увеличить мощность излучения на выходе акустооптического фильтра в 2,2 раза по сравнению с использованием одного порядка дифракции в схеме с линейным поляризатором. Пропускание оптической системы для объединения дифракционных порядков фильтра составило 78%. Практическая значимость. Представленная оптическая система может быть использована в качестве осветительной в различных приложениях, где требуется перестраиваемая спектральная фильтрация излучения в широком диапазоне с минимально допустимыми потерями мощности и поляризационного состава излучения. Оптическая система является компактной и простой в юстировке. Она может быть использована совместно с мультичастотным режимом работы акустооптического фильтра для фильтрации излучения сложного спектрального состава, например, для задач колориметрии.
акустооптический перестраиваемый фильтр, неполяризованное излучение, генератор суперконтинуума
Благодарность:работа выполнена в рамках государственного задания НТЦ УП РАН (проект FFNS-2022-0010). Результаты получены с использованием оборудования Центра коллективного пользования Научно-технологического центра уникального приборостроения РАН.
Коды OCIS: 230.1040, 260.5430
Список источников:1. Goutzoulis A.P. Design and fabrication of acousto-optic devices. N.Y.: CRC Press, 1994. 520 p.
2. Волошинов В.Б., Молчанов В.Я., Бабкина Т.М. Акустооптический фильтр неполяризованного электромагнитного излучения // ЖТФ. 2000. Т. 70. № 9. С. 93–98.
Voloshinov V.B., Molchanov V.Y., Babkina T.M. Acousto-optical filter of nonpolarized electromagnetic radiation // Technical Physics. 2000. V. 70. № 9. P. 1186–1191.
3. Электронный ресурс URL: https://yslphotonics.com/Home/Index/Product/details/id/22.html (YSL Photonics / AOTF) (дата обращения 06.12.2023).
Electronic resource URL: https://yslphotonics.com/Home/Index/Product/details/id/22.html (YSL Photonics / AOTF) (accessed 12/06/2023).
4. Электронный ресурс URL: https://yslphotonics.com/Home/Index/Product/details/id/31.html (YSL Photonics / AOTF-PRO) (дата обращения 06.12.2023).
Electronic resource URL: https://yslphotonics.com/Home/Index/Product/details/id/31.html (YSL Photonics / AOTF-PRO) (accessed 12/06/2023).
5. Hayden Smith Wm., Smith K.M. A polarimetric spectral imager using acousto-optic tunable filters // Exp. Astron. 1990. V. 1. № 5. P. 329–343. https://doi.org/10.1007/BF00454329
6. Cheng L.-J., Hamilton M., Mahoney C., et al. Field observations using an AOTF polarimetric imaging spectrometer // Summaries of the 4th Annual JPL Airborne Geoscience Workshop. V. 1: AVIRIS Workshop. 1993. P. 19–22.
7. Glenar D.A., Hillman J.J., Saif B., et al. Acousto-optic imaging spectropolarimetry for remote sensing // Appl. Opt. 1994. V. 33. № 31. P. 7412–7424. http://doi.org/10.1364/AO.33.007412
8. Rossi L., Marcq E., Montmessin F., et al. Preliminary study of Venus cloud layers with polarimetric data from SPICAV/VEx // Planetary and Space Sci. 2015. V. 113–114. P. 159–168. http://dx.doi.org/10.1016/j.pss.2014.11.011
9. Belyaev D.A., Yushkov K.B., Anikin S.P., et al. Compact acousto-optic imaging spectro-polarimeter for mineralogical investigations in the near infrared // Opt. Exp. 2017. V. 25. № 21. P. 25980. https://doi.org/10.1364/OE.25.025980
10. Jaiswal B., Singh S., Jain A., et al. AOTF based spectro-polarimeter for observing Earth as an Exoplanet. 2023. 23 с. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://arxiv.org/abs/2302.10712, свободный. Яз. англ. (дата обращения 20.10.2023). https://doi.org/10.48550/arXiv.2302.10712
Jaiswal B., Singh S., Jain A., et al. AOTF based spectro-polarimeter for observing Earth as an Exoplanet. 2023. 23 p. [Electronic resource]. Access mode: https://arxiv.org/abs/2302.10712, free. (accessed 10/20/2023). https://doi.org/10.48550/arXiv.2302.10712
11. Yuan Y., Hwang J.Y., Krishnamoorthy M., et al. High-throughput acousto-optic-tunable-filter-based time-resolved fluorescence spectrometer for optical biopsy // Opt. Lett. 2009. V. 34. № 7. P. 1132–1134. http://doi.org/10.1364/ol.34.001132
12. Anchutkin V.S., Belsky A.B., Voloshinov V.B., et al. Hyperspectral optical system with spatial separation of images possessing different polarization direction // Proc. SPIE. 2008. V. 7100. P. 71001D. https://doi.org/10.1117/12.797729
13. Ryu S.Y., You J.-W., Kwak Y., et al. Design of a prism to compensate the angular-shift error of the acousto-optic tunable filter // Opt. Exp. 2008. V. 16. № 22. P. 17138–17147. https://doi.org/10.1364/OE.16.017138
14. Vanhamel J., Dekemper E., Berkenbosch S., et al. Novel acousto-optical tunable filter (AOTF) based spectropolarimeter for the characterization of auroral emission // Instrumentation Sci. & Technol. 2021. V. 49. № 3. P. 245–257. https://doi.org/10.1080/10739149.2020.1814809
15. Zhang H., Zhao H., Guo Q., et al. Polarization-multiplexed high-throughput AOTF-based spectral imaging system // Materials. 2023. V. 16. № 12. P. 4243. http://doi.org/10.3390/ma16124243
16. Abdlaty R., Orepoulos J., Sinclair P., et al. High throughput AOTF hyperspectral imager for randomly polarized light // Photonics. 2018. V. 5. № 1. P. 3. https://doi.org/10.3390/photonics5010003
17. Романова Г.Э., Батшев В.И., Беляева А.С. Проектирование оптической осветительной системы для перестраиваемого источника на акустооптической фильтрации // Оптический журнал. 2021. Т. 88. № 2. С. 12–19. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2021-88-02-12-19
Romanova G.E., Batshev V.I., and Beliaeva A.S. Design of an optical illumination system for a tunable source with acousto-optical filtering // J. Opt. Technol. 2021. V. 88. № 2. P. 66–71. https://doi.org/10.1364/JOT.88.000066
18. Балакший В.И., Манцевич С.Н. Акустооптическая коллинеарная дифракция произвольно поляризованного света // ЖТФ. 2011. Т. 81. № 11. С. 106–111.
Balakshy V.I., Mantsevich S.N. Acousto-optic collinear diffraction of arbitrarily polarized light // Tech. Phys. 2011. V. 56. № 11. P. 1646–1651. https://doi.org/10.1134/S1063784211110041
19. Zhu Z., Brown T.G. Polarization properties of supercontinuum spectra generated in birefringent photonic crystal fibers // JOSA. B. 2004. V. 21. № 2. P. 249–257. https://doi.org/10.1364/JOSAB.21.000249
20. Епихин В.М., Калинников Ю.К. Компенсация спектрального дрейфа угла дифракции в неколлинеарном акустооптическом фильтре // ЖТФ. 1989. Т. 59. № 2. С. 160–163.
Epikhin V.M., Kalinnikov Y.K. Compensation for spectral drift of the diffraction angle in a non-collinear acousto-optic filter [in Russian] // Technical Physics. 1989. V. 59. № 2. P. 160–163.
21. Батшев В.И., Мачихин А.С., Козлов А.Б. и др. Перестраиваемый акустооптический фильтр для спектральных диапазонов 450…900 нм и 900…1700 нм // Радиотехн. и электрон. 2020. Т. 65. № 7. С. 667–673. https://doi.org/10.31857/S0033849420070025
Batshev V.I., Machikhin A.S., Kozlov A.B., et al. Tunable acousto-optic filter for the 450–900 and 900–1700 nm spectral range // J. Commun. Technol. Electron. 2020. V. 65. № 7. P. 800–805. https://doi.org/10.1134/S1064226920070025
22. Batshev V., Machikhin A., Gorevoy A., et al. Spectral imaging experiments with various optical schemes based on the same AOTF // Materials. 2021. V. 14. № 11. P. 2984. https://doi.org/10.3390/ma14112984
23. Польщикова О.В., Горевой А.В., Мачихин А.С. Экспериментальное исследование влияния функции пропускания перестраиваемого акустооптического фильтра на характеристики интерференционной картины во внеосевой схеме цифровой голографии // Светотехника. 2022. № 5. С. 38–43.
Polschikova O.V., Gorevoy A.V., Machikhin A.S. Experimental study of the influence of the transmission function of acousto-optic tuneable filter on the interference pattern in off-axis digital holography // Light & Eng. 2022. V. 30. № 6. P. 43–50. https://doi.org/10.33383/2022-083
24. Польщикова О.В., Сударев А.А., Зотов К.В. и др. Перестраиваемая акустооптическая фильтрация неполяризованного излучения суперконтинуума // Акустооптические и радиолокационные методы измерений и обработки информации: Тр. XVI Междунар. научно-техн. конф. Суздаль, Россия. 09–12 октября 2023. ISBN 978-5-6051133-3-1. М.: НТЦ УП РАН, 2023. С. 81–86. https://doi.org/10.25210/armimp-2023-DHZLRW
Polschikova O.V., Sudarev A.A., Zotov K.V., et al. Tunable acousto-optic filtering of unpolarized supercontinuum radiation [in Russian] // Acousto-optic and radar methods for information measurements and processing: Proceedings of the XVI International scientific and technical conference. Suzdal, Russia. October 09–12, 2023. ISBN 978-5-6051133-3-1. Moscow: STC UI RAS, 2023. P. 81–86. https://doi.org/10.25210/armimp-2023-DHZLRW
25. Буров Н.В., Лин Дж., Ромашова В.Б. Высокомощные волоконные объединители // Фотоника. 2018. Т. 12. № 1(69). С. 16–28. https://doi.org/10.22184/1993-7296.2018.69.1.16.28
Burov N.V., Lin J., Romashova V.B. High-power fiber combiners // Photonics Russia. 2018. V. 12. № 1(69). P. 16–28. https://doi.org/10.22184/1993-7296.2018.69.1.16.28
26. Paschotta R. Fiber-optic pump combiners // RP Photonics Encyclopedia. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://doi.org/10.61835/tyd, свободный. Яз. англ. (дата обращения 15.12.2023).
Paschotta R. Fiber-optic pump combiners // RP Photonics Encyclopedia. [Electronic resource]. Access mode: https://doi.org/10.61835/tyd, free (accessed 12/15/2023).
27. Birks T.A., Knight J.C., Russell P.St.J. Endlessly single-mode photonic crystal fiber // Opt. Lett. 1997. V. 22. № 13. P. 961–963. https://doi.org/10.1364/OL.22.000961
28. Kupianskyi H., Horsley S.A.R., Phillips D.B. All-optically untangling light propagation through multimode fibers // Optica. 2024. V. 11. № 1. P. 101–112. https://doi.org/10.1364/OPTICA.502144
29. Электронный ресурс URL: https://www.leukos-laser.com/our-products/bebop/ (Leukos / Bebop — Leukos laser) (дата обращения 06.12.2023).
Electronic resource URL: https://www.leukos-laser.com/our-products/bebop/ (Leukos / Bebop — Leukos laser) (accessed 12/06/2023).
30. Электронный ресурс URL: https://www.nktphotonics.com/products/supercontinuum-white-light-lasers/superk-varia/ (NKT Photonics / SuperK VARIA) (дата обращения 06.12.2023).
Electronic resource URL: https://www.nktphotonics.com/products/supercontinuum-white-light-lasers/superk-varia/ (NKT Photonics / SuperK VARIA) (accessed 12/06/2023).
31. Беляева А.С., Романова Г.Э., Шарикова М.О. Оценка точности воспроизведения цвета перестраиваемым источником на базе акустооптического фильтра // Оптический журнал. 2023. Т. 90. № 11. С. 39–49. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2023-90-11-39-49
Beliaeva A.S., Romanova G.E., Sharikova M.O. Estimation of color reproduction accuracy by a tunable source based on an acousto-optical tunable filter // J. Opt. Technol. 2023. V. 90. № 11. P. 00–00. http://doi.org/10.1364/JOT.90.000000
32. Machikhin A., Beliaeva A., Romanova G., et al. Color reproduction by multi-wavelength Bragg diffraction of white light // Materials. 2023. V. 16. № 12. P. 4382. https://doi.org/ 10.3390/ma16124382