一种电压控制等离子可调光学滤波器制造技术

本发明专利技术涉及一种电压控制等离子可调光学滤波器，其特征在于包括短波通等离子滤波器(SWP)以规定呈现选定的截止波长λS，长波通等离子滤波器(LWP)以规定呈现选定的截止波长λL，其中λL小于λS，至少1个短波通滤波器和1个长波通滤波器呈现电压控制光谱响应，短波通滤波器和长波通等离子滤波器生成可调光学滤波器，规定截止波长λL和截止波长λS之间波长范围，基于λL和λS选定值，提供可调中心波长和独立调制带宽，其中每个等离子滤波器含有多个电压控制透明导电长条沉积在透明导电材料上，并与之绝缘，调节透明导电长条上的电压可以改变相应等离子滤波器的光谱响应。本发明专利技术的优点在于为能够为各种仪器应用提供实时变化的滤波响应。

A voltage controlled plasma tunable optical filter

The invention relates to a voltage controlled plasma tunable optical filter, which comprises a short pass filter (SWP) has selected the plasma cutoff wavelength of lambda S to define, long wave plasma filter (LWP) has selected the cutoff wavelength of lambda L with provisions, which is less than L lambda lambda S, at least 1 short pass a long pass filter and the 1 filter presents the voltage controlled spectral response, short wave pass filter and long wave pass filter to generate the plasma tunable optical filter, prescribed cutoff wavelength and cut-off wavelength lambda lambda L S wavelength range, a L and a S based on the selected value, provide tunable center wavelength and independent modulation bandwidth, wherein each of the plasma filter containing a plurality of voltage control transparent conductive strip deposited on a transparent conductive material, and insulated, adjusting the voltage on the transparent conductive strip can change the corresponding plasma filter Spectral response of an instrument. The advantage of the invention is to provide a real-time varying filtering response for various instrumentation applications.

【技术实现步骤摘要】
一种电压控制等离子可调光学滤波器
本专利技术涉及一种关于仪器应用中的光学滤波器，特别是中心波长和波长带宽可变的电压调制光学滤波器。
技术介绍
荧光显微术常用三个分立光学滤波器：一个激发光滤波器用于从系统的照明光源选出合适波长光，一个发射滤波器限制探测器接收的从被照射样品发出的荧光波长光谱，一个二向色性滤波器位于激发光滤波器和样品之间，同时也位于样品与发射滤波器之间。二向色性滤波器用于从发射光波段中分离出激发光波段。拉曼光谱术用类似滤波器组合。流式细胞术用大量分立发散滤波器来提取通过仪器的细胞“流”的特定波长相关信息。上述这些成像系统中的滤波器元件需具有极好的性能来获取准确的测量结果。特别是当今的高光谱荧光显微术提供了多光谱段信号采集产生连续光谱输出。不同于传统光谱术，高光谱显微术需要使用各种不同滤波器。已有技术集合了光栅、棱镜和机械可调滤波器，提供所需带宽内的特征。但存在信号丢失问题，流式细胞术使用大量分立滤波器也有相同顾虑。当前为这些用途而创造可调光学滤波器的尝试依赖于机械结构，如马达或微机电器件。这些方案的局限性包括移动部件，元件间角度错位和较低响应时间，限制了这些机械结构的有效应用。基于声光结构的可调滤波器也被开发，但已知也存在响应较慢和体积大，而且可调波长范围也有限制。于是，各种不同应用的专业领域需要可调光学滤波器具有较快响应时间，宽调制范围。已有技术中的需要由本专利技术实现，包括仪器应用中的光学滤波器，特别是电压调制光学滤波器，中心波长和带宽独立可变，能够为各种仪器应用提供实时，高速变化滤波响应。
技术实现思路
本专利技术中含有系列短波通滤波器(SWP)和长波通滤波器(LWP)，滤波器由电压分别独立控制。施加电压改变相应滤波器的滤波响应。独立调制短波通滤波器和长波通滤波器的能力允许他们的系列组合可以改变中心波长(CWL)和带宽(BW)。具体实例中，专利技术的电压调制滤波器用于荧光显微系统的激发光滤波器。在本实例中，可控制加在短波通和长波通滤波器上的电压，产生窄带宽滤波器响应，在大光谱范围内调谐中心波长。这种改变激发滤波器中心波长的能力简化了用户改变评估特定染料的能力，也提供了高光谱激发的应用，而不需要已有技术那样的滤波器件的物理变化。在另一个实例中，专利技术的电压可调光学滤波器用作荧光光谱系统中的发射滤波器。在本实例中，调节电压控制短波通和长波通滤波器，来改变中心波长和带宽响应，从而找到仪器探测器接收到最大输出功率的波长范围。在另一个实例中，专利技术的电压可调光学滤波器用作二向色性滤波器，具有从发射光波长中分离出激发光波长的功能，并在激发光和发射光的其中之一或全部的中心波长和带宽发生变化时，保持激发光和发射光分离。其它实例应用电压可调光学滤波器组合实现这些系统中包括两个或多个特定滤波器。各种仪器从本专利技术滤波器的应用中受益，包括拉曼光谱仪，流式细胞仪，和相类似的仪器。本专利技术的一个特定实例由电压控制可调光学滤波器构成，包含短波通(SWP)滤波器规定呈现选定截止波长λS和长波能滤波器(LWP)规定呈现选定截止波长λL，λL小于λS，其中短波通等离子滤波器和长波通等离子滤波器中至少有1个呈现电压控制光谱响应，短波通和长波通等离子滤波器组合生成可调光学滤波器，呈现截止波长λL和λS之间的波长范围，依靠选定λL和λS数值，实现中心波长可调，带宽独立可调。本专利技术的其它特定实例可呈现为光学成像系统包含至少1个电压控制可调光学滤波器，系统包含短波通(SWP)滤波器，规定呈现选定截止波长λS和长波能滤波器(LWP)规定呈现选定截止波长λL，λL小于λS，其中短波通等离子滤波器和长波通等离子滤波器中至少有1个，呈现电压控制光谱响应，短波通和长波通等离子滤波器组合生成可调光学滤波器，呈现截止波长λL和λS之间的波长范围，依靠选定λL和λS数值，实现中心波长可调，带宽独立可调。本专利技术其它具体实例包括电压控制可调滤波器，包含短波通(SWP)滤波器，规定呈现选定截止波长λS和长波能滤波器(LWP)规定呈现选定截止波长λL，λL小于λS,其中至少有短波通等离子滤波器和长波通等离子滤波器中的1个，呈现电压控制光谱响应，短波通和长波通等离子滤波器组合生成可调光学滤波器，呈现截止波长λL和λS之间的波长范围，依靠选定λL和λS数值，实现中心波长可调，带宽独立可调。本专利技术的有益效果为能够为各种仪器应用提供实时变化的滤波响应。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明。图1是已有技术中的荧光显微系统。图2是特定染料的吸收和发射光谱分布。图3是不同染料的吸收和发射光谱分布。图4描绘了图3中的吸收和发射光谱，以及荧光光谱仪中传统激发光滤波器的光谱响应。图5显示图4中相同的响应和荧光光谱仪中二向色滤波器和发射光滤波器的光谱分布。图6是本专利技术实例的荧光光谱仪。图7是短波通(SWP)滤波器和长波通(LWP)滤波器的光谱响应实例。图8是本专利技术的电压控制短波通和长波通滤波器组合。图9显示图8中1对短波通和长波通滤波器的光谱响应叠加。图10显示短波通和长波能滤波器组合的变化响应，改变全部滤波器的带宽。图11显示短波通和长波能滤波器组合的其它变化响应，改变全部滤波器的带宽。图12相对窄带宽滤波器，通过改变本专利技术中的短波通和长波通滤波器的电压实现。图13描绘本专利技术特定实例，电压控制可调光学滤波器在荧光光谱仪中用作激发光滤波器。图14描绘本专利技术另一实例，电压控制可调光学滤波器在荧光光谱仪中用作发射光滤波器。图15显示图14实例的变化结构，用“固定”发射光滤波器组合可调发射光滤波器，可调发射光滤波器用于精细调节发射光滤波器的光谱响应。图16描绘本专利技术另一实例，包含用电压控制可调光学滤波器作激必光滤波器，二向色性滤波器和发射光滤波器的荧光光谱仪。图17描绘图14实例的另一结构，用一对分立滤波器构成可调二向色性滤波器。图18由本专利技术的短波通和长波通滤波器构成的电压可调等离子光学滤波器实例。图19图18中滤波器的俯视图。图20图18中等离子光学滤波器光谱响应实例。图21显示改变滤波器几何结构获得等离子滤波器光谱响应实例。图22显示图18滤波器成对组合构成电压可调光学滤波器，用作荧光光谱仪中的激发光或发射光滤波器。图23显示图22中滤波器组合的一对不同光谱响应，图(a)对应施加电压相似，和图(b)对应施加电压不相似。图24显示不同滤波器几何结构得到更宽带宽。图25电压控制光学滤波器变化实例，短滤通和长波通滤波器由分立基片构成。图26图19中偏振不敏感光学滤波器实例的俯视图。图27偏振不敏感实例的俯视图，滤波器由大量石墨烯量子点组成。图28用本专利技术的电压控制可调光学滤波器构成的拉曼光谱仪实例。图29拉曼光谱仪响应曲线。图30拉曼光谱仪多光源实例。图31按本专利技术原理的拉曼光谱仪中可调二向色滤光片实例的侧视图。图32是图31滤波器的俯视图。图33传统已有技术的流式细胞仪的示意图。图34包含本专利技术的电压控制可调光学滤波器流式细胞仪示意图。图35显示图34中电压控制可调光学滤波器构成流式细胞仪的实例。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式，对本专利技术做进一步说明。如下所述，荧光成像系统中的可调光学滤波器有各种不同应用。图1描绘已有技术的荧光显微镜1实例，受益于使用本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电压控制等离子可调光学滤波器，其特征在于包括短波通等离子滤波器(SWP)以规定呈现选定的截止波长λS，长波通等离子滤波器(LWP)以规定呈现选定的截止波长λL，其中λL小于λS，至少1个短波通滤波器和1个长波通滤波器呈现电压控制光谱响应，短波通滤波器和长波通等离子滤波器生成可调光学滤波器，规定截止波长λL和截止波长λS之间波长范围，基于λL和λS选定值，提供可调中心波长和独立调制带宽，其中每个等离子滤波器含有多个电压控制透明导电长条沉积在透明导电材料上，并与之绝缘，调节透明导电长条上的电压可以改变相应等离子滤波器的光谱响应。

【技术特征摘要】
2016.04.18 US 15/131，2491.一种电压控制等离子可调光学滤波器，其特征在于包括短波通等离子滤波器(SWP)以规定呈现选定的截止波长λS，长波通等离子滤波器(LWP)以规定呈现选定的截止波长λL，其中λL小于λS，至少1个短波通滤波器和1个长波通滤波器呈现电压控制光谱响应，短波通滤波器和长波通等离子滤波器生成可调光学滤波器，规定截止波长λL和截止波长λS之间波长范围，基于λL和λS选定值，提供可调中心波长和独立调制带宽，其中每个等离子滤波器含有多个电压控制透明导电长条沉积在透明导电材料上，并与之绝缘，调节透明导电长条上的电压可以改变相应等离子滤波器的光谱响应。2.如权利要求1所述电压控制等离子可调光学滤波器，其特征在于所述短波通等离子滤波器构成并建立产生电压控制光谱响应，截止波长λS通过电压调节来调制。3.如权利要求1所述电压控制等离子可调光学滤波器，其特征在于所述长波通等离子滤波器构成并呈现电压控制光谱响应，截止波长λL通过电压调节附件来调制。4.如权利要求1所述电压控制等离子可调光学滤波器，其特征在于所述短波通等离子滤波器构成并呈现电压控制光谱响应，截止波长λS通过电压调节附件来调制，所述长波通等离子滤波器构成并呈现电压控制光谱响应，截止波长λL通过电压调节附件来调制。5.如权利要求1所述电压控制等离子可调光学滤波器，其特征在于所述电压控制截止波长λL和截止波长λS中的1个波长或全部2个波长，生成光学滤波器的中心波长(CWL)可调。6.如权利要求5所述电压控制等离子可调光学滤波器，其特征在于所述电压控制短波通和长波通等离子滤波器，中心波长数值变化是时间的函数，形成扫描滤波器效果。7.如权利要求1所述电压控制等离子可调光学滤波器，其特征在于所述电压控制截止波长λL和截止波长λS中的1个波长或全部2个波长，生成光学滤波器的带宽(BW)可调。8.如权利要求7所述电压控制等离子可调光学滤波器，其特征在于电压控制短波通和长波通等离子滤波器，形成窄带滤波器。9.如权利要求1所述电压控制等离子可调光学滤波器，其特征在于所述电压控制截止波长λL和截止波长λS中的1个波长或全部2个波长，生成可调中心波长和可调带宽光学滤波器，中心波长和带宽分别独立可调。10.如权利要求1所述电压控制等离子可调光学滤波器，其特征在于所述电压控制短波通和长波通等离子滤波器，形成截止波长λL和截止波长λS之间的带宽为零，阻挡光透过滤波器。11.如权利要求1所述电压控制等离子可调光学滤波器，其特征在于所述每个等离子滤波器的透明导电材料层包括石墨烯和含有大量电压控制透明导电条，每个等离子滤波器的大量电压控制透明导电条包含大量电压控制石墨烯条。12.如权利要求1所述电压控制等离子可调光学滤波器，其特征在于所述每个等离子滤波器的透明导电材料层包含氧化铟锡(ITO)和大量电压控制透明导电条，每个等离子滤波器的大量电压控制透明导电条包含大量电压控制氧化铟锡条。13.如权利要求1所述电压控制等离子可调光学滤波器，其特征在于所述可调滤波器进一步包含透明基片上沉积有短波等离子滤波器和长波通等离子滤波器。14.如权利要求13所述电压控制等离子可调光学滤波器，其特征在于所述透明基片材料在可折叠高分子材料，硅基材料，单晶或多晶化学蒸发钻石膜中选择。15.如权利要求13所述电压控制等离子可调光学滤波器，其特征在于所述短波通等离子滤波器和长波通等离子滤波器分别沉积在透明基片的两侧。16.如权利要求13所述电压控制等离子可调光学滤波器，其特征在于所述短波通等离子滤波器和长波通等离子滤波器以堆栈结构沉积在透明基片上，等离子滤波器的堆栈结构间隔有绝缘层...

【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯·雷德福·萨默，威廉·卡丹尼斯，
申请(专利权)人：IIVI有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US