The Acousto-Optic Tunable Filter (AOTF) is a high-speed full-field monochromator which generates two spectrally filtered light beams with ordinary and extraordinary polarization state. The AOTF is widely used to build full-field spectral imaging systems or a spectral domain interferometer. The angle of diffracted light in the AOTF changes according to the scanning of wavelength, which causes an image shift on the CCD plane. An analytic design of a prism system to compensate for the image shift is proposed in this paper. Analysis of light paths in a prism and experimental results verified a proposed compensation method. Experimental results agreed with simulation results based on the suggested prism model. Image shifting errors of ordinary and extraordinary rays were simultaneously minimized at optimal conditions with the designed prism.
음향광학변조필터는 정상파와 비정상파의 편광 상태를 가지는 두 개의 분광 회절된 빛을 생성시킬 수 있는 고속 2차원 이미징이 가능한 소자이다. 음향광학변조필터는 전기적인 신호만으로 투과되는 빛의 파장을 조절할 수 있으며, 따라서 전기적인 신호에 의한 제어 속도가 매우 빠르다는 장점이 있다. 이러한 특징에 의해서 2차원 분광 이미징 시스템이나 분광 영역 간섭계에 많이 사용되고 있다. 음향광학변조필터를 통과한 후 회절된 빛이 광축과 이루는 회절각이 파장에 따라 변하며, 이로 인하여 측정부에서 이미지 이동 현상이 발생한다는 단점이 있다. 이러한 문제점은 음향광학변조필터를 이용한 고속, 고분해능의 분광 결상 시스템을 구성하는 데에 치명적인 문제점이 되고 있다.
473.795nm~614.723nm의 파장 대역에 대하여 CCD 상에서 약 0.56° 이내에서 회절광의 분산 현상이 발생하였다. 본 논문에서는 이러한 이미지 이동 현상을 보상하기 위하여 프리즘 시스템을 해석적으로 설계하였다. 프리즘을 통과할 때의 빛의 경로 변화를 해석하고, 이를 이용하여 실험을 수행하였다. 제안된 프리즘 모델을 기반으로 한 시뮬레이션 결과와 실제 프리즘을 이용한 실험 결과가 일치하는 것을 확인하였다. 정상파와 비정상파에서 발생하는 이미지 이동 현상을 최적 설계된 하나의 프리즘을 이용하여 동시에 보상할 수 있었다. 그 결과 473.795nm~614.723nm의 파장 대역에 대하여 CCD 상에서 정상파는 0.012° 이내에서, 비정상파는 0.015° 이내에서 회절광의 분산 현상이 발생하는 것을 확인하였다.
