CN104849837B - 一种色散补偿装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种色散补偿装置，包括前透镜组和后透镜组，前透镜组和后透镜组组成开普勒望远系统，所述前透镜组的焦距ffront和所述后透镜组的焦距fback存在以下关系：其中，λ为光波长，为角放大率。本发明提供的色散补偿装置，实现色散完全补偿，由此解决现有色散补偿装置只能针对特定衍射级次和光栅常数进行补、无法做到对角色散的完全补偿的技术问题。

Description

一种色散补偿装置
技术领域
本发明属于光学领域，更具体地，涉及一种色散补偿装置。
背景技术
光栅在光学领域应用十分广泛，有很多利用光栅或者光栅原理制作的器件，也有很多器件中由于具有周期性结构而存在光栅的现象。光栅存在角色散，在某些应用场合，光栅的角色散是有害的，会影响光束质量，需要进行补偿。
利用棱镜或另一个光栅对角色散进行补偿是光学领域非常常见的技术手段，但是这种补偿方法只能针对特定衍射级次和光栅常数进行补偿，在某些情况下这种补偿方法无法做到对角色散的完全补偿。例如，当存在多个衍射级次时，棱镜或光栅只能补偿某一个衍射级次，其他衍射级次仍存在色散。再如，当光栅常数发生变化时，棱镜或光栅也不能完全补偿角色散，尤其是声光偏转器在使用中这个问题比较明显。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种色散补偿装置，其目的在于采用一对高色差的透镜镜组，组成开普勒成像系统，实现色散完全补偿，由此解决现有色散补偿装置只能针对特定衍射级次和光栅常数进行补、无法做到对角色散的完全补偿的技术问题。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种色散补偿装置，包括前透镜组和后透镜组，前透镜组和后透镜组组成开普勒望远系统，所述前透镜组的焦距ffront和所述后透镜组的焦距fback存在以下关系：
其中，λ为光波长，为角放大率，其中k为一常量。
优选地，所述色散补偿装置，其前透镜组包括至少一个负透镜和至少一个正透镜，该负透镜所用材料的色散高于正透镜所用材料。
优选地，所述色散补偿装置，其前透镜组包括多个负透镜和多个正透镜，所述多个负透镜所用材料的色散均高于所述多个正透镜所用的材料。
优选地，所述色散补偿装置，其前透镜组包括两个负透镜和两个正透镜，其中第一负透镜与第一正透镜胶合，第二负透镜与第二正透镜胶合。
优选地，所述色散补偿装置，其后透镜组包括至少一个负透镜和至少一个正透镜，该正透镜所用材料的色散高于负透镜所用材料。
优选地，所述色散补偿装置，其后透镜组包括多个负透镜和多个正透镜，所述多个正透镜所用材料的色散均高于所述多个负透镜所用的材料。
优选地，所述色散补偿装置，其后透镜组包括两个负透镜和两个正透镜，其中第一负透镜与第一正透镜胶合，第二负透镜与第二正透镜胶合。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
1.能够在一定波长范围内补偿光栅引起的角色散，对一定范围内的衍射级次和光栅常数均适用。
2.在一定波长范围内，能够在较大的扫描角度内良好补偿飞秒激光经过声光偏转器后的角色散。
3.所述透镜均为球面透镜，加工工艺简单成熟，大幅节约成本。
附图说明
图1是本发明所述色散补偿装置原理图；
图2是实施例中色散补偿装置前透镜组结构示意图；
图3是实施例中色散补偿装置后透镜组结构示意图；
图4是使用光栅进行色散补偿后的光斑；
图5是使用实施例中的色散补偿装置进行色散补偿后的光斑。
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：S1至S6是前透镜组光学表面1至面6，S7至S12是后透镜组光学表面7至面12。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明提供的色散补偿装置，包括前透镜组和后透镜组，前透镜组和后透镜组组成开普勒望远系统，所述前透镜组的焦距ffront和所述后透镜组的焦距fback存在以下关系：
其中，λ为所述色散补偿装置适用的波长，为角放大率。
按照本发明的设计，其原理如图1所示，本发明用于补偿光栅引起的角色散，光栅的衍射角可以用下式表示
其中λ为光波长，m为衍射级次，d为光栅常数。当衍射角很小时，正弦值近似等于弧度值，得
本发明采用一对高色差的透镜组组成开普勒成像系统，实现色散的完全补偿。开普勒成像系统由两个光焦度均为正的透镜组组成，当开普勒系统对焦到无穷远时这两个正透镜组是共焦面的，组成无焦系统。开普勒无焦系统具有角放大的作用，角放大率等于前组焦距比上后组焦距。
通过设计，使前组焦距随波长的增加而减小，后组焦距随着波长的增加而增加，从而使得角放大随着波长的增加而减小。令前组与后组焦距满足下式
其中k为一常量。
光栅的色散总是有如下形式
α＝Aλ (5)
其中α为衍射光方向与色散为零的方向的夹角，当未经过任何补偿时，色散为零的方向就是零级衍射光的方向，当经过棱镜或光栅等补偿器件时，色散为零的方向是补偿后色散为零的方向。A＝m/d，由衍射级次和光栅常数决定。
使所述开普勒系统的光轴与色散量为零的方向重合，则出射光经过所述开普勒系统后，出射角满足
其与波长无关，从而色散得到消除，实现了角色散的完全补偿。
优选地，所述前透镜组包括至少一个负透镜和至少一个正透镜，该负透镜所用材料的色散高于正透镜所用材料。更优选地，所述前透镜组包括多个负透镜和多个正透镜，所述多个负透镜所用材料的色散均高于所述多个正透镜所用的材料；优选采用两个负透镜和两个正透镜，其中第一负透镜与第一正透镜胶合，第二负透镜与第二正透镜胶合。
优选地，所述后透镜组包括至少一个负透镜和至少一个正透镜，该正透镜所用材料的色散高于负透镜所用材料。更优选地，所述后透镜组包括多个负透镜和多个正透镜，所述多个正透镜所用材料的色散均高于所述多个负透镜所用的材料；优选采用两个正透镜，其中第一负透镜与第一正透镜胶合，第二负透镜与第二正透镜胶合。
以下为实施例：
一种色散补偿装置，包括前透镜组和后透镜组，前透镜组和后透镜组组成开普勒望远系统，所述前透镜组的焦距ffront约为150mm，所述后透镜组的焦距fback约为131mm，在920nm到930nm范围内近似满足
其中，λ为所述色散补偿装置适用的波长处于在920nm至930nm之间，为角放大率，其中k为一常量。
所述前透镜组，如图2所示，包括两个负透镜和至几个正透镜，该负透镜所用材料的色散高于正透镜所用材料，其中第一负透镜与第一正透镜胶合，第二负透镜与第二正透镜胶合。所述后透镜组，如图3所示，包括两个负透镜和两个正透镜，该正透镜所用材料的色散高于负透镜所用材料，其中第一负透镜与第一正透镜胶合，第二负透镜与第二正透镜胶合。
所述色散补偿装置透镜参数如表1所示，其中面1到面6为前透镜组，面7到面12为后透镜组。
表1前后透镜组透镜参数
对于910nm到930nm波段，30lines/mm的光栅的1级衍射光，其出射光斑如图4所示，当单色光斑达到衍射极限时，由于不同波长的光斑位置不同，总的光斑超过了衍射极限。加上本发明所述色散补偿单元以后，出射光点阵图如图5所示，光斑达到了衍射极限，色散得到消除。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种色散补偿装置，其特征在于，包括前透镜组和后透镜组，前透镜组和后透镜组组成开普勒望远系统，所述前透镜组的焦距ffront和所述后透镜组的焦距fback存在以下关系：
f f r o n t f b a c k = k λ
其中，λ为光波长，为角放大率，k为一个常量；
所述前透镜组包括至少一个负透镜和至少一个正透镜，该负透镜所用材料的色散高于正透镜所用材料；
所述后透镜组包括至少一个负透镜和至少一个正透镜，该正透镜所用材料的色散高于负透镜所用材料。
2.如权利要求1所述的色散补偿装置，其特征在于，所述前透镜组包括多个负透镜和多个正透镜，所述多个负透镜所用材料的色散均高于所述多个正透镜所用的材料。
3.如权利要求2所述的色散补偿装置，其特征在于，所述前透镜组包括两个负透镜和两个正透镜，其中第一负透镜与第一正透镜胶合，第二负透镜与第二正透镜胶合。
4.如权利要求1所述的色散补偿装置，其特征在于，所述后透镜组包括多个负透镜和多个正透镜，所述多个正透镜所用材料的色散均高于所述多个负透镜所用的材料。
5.如权利要求4所述的色散补偿装置，其特征在于，所述后透镜组包括两个负透镜和两个正透镜，其中第一负透镜与第一正透镜胶合，第二负透镜与第二正透镜胶合。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105242353B (zh) * 2015-09-18 2019-07-05 核工业理化工程研究院 光纤聚焦镜组
CN105589209B (zh) * 2016-03-22 2018-10-23 武汉理工大学 一种色散补偿装置
CN109343320B (zh) * 2018-10-31 2020-12-18 华中科技大学 一种光控制装置
CN113633245B (zh) * 2021-08-23 2023-10-13 华中科技大学鄂州工业技术研究院 一种探头式荧光共聚焦内窥镜耦合物镜光学系统

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4337992A (en) * 1980-04-16 1982-07-06 Johnson Kenneth C Hologram movie projection apparatus
CN2757151Y (zh) * 2004-02-16 2006-02-08 北京交通大学 一种制作大偏振模色散光纤光栅的装置
CN104115062A (zh) * 2011-12-28 2014-10-22 菲托尼克斯公司 补偿角色散的补偿器系统和方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3346227B2 (ja) * 1997-06-27 2002-11-18 三菱電機株式会社 光学系
EP1168532A1 (de) * 2000-06-23 2002-01-02 Universität Bern Verfahren zur Kompensation thermisch optischer Effekte
JP4130136B2 (ja) * 2003-03-06 2008-08-06 富士通株式会社 波長分散補償器および波長分散補償方法
JP4691665B2 (ja) * 2008-02-19 2011-06-01 日本電信電話株式会社 分散補償器
JP2010008487A (ja) * 2008-06-24 2010-01-14 Fujitsu Ltd 光モジュールおよび分散補償装置
US7843653B2 (en) * 2009-02-13 2010-11-30 Coherent, Inc. Achromatic flat top beam shaping

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4337992A (en) * 1980-04-16 1982-07-06 Johnson Kenneth C Hologram movie projection apparatus
CN2757151Y (zh) * 2004-02-16 2006-02-08 北京交通大学 一种制作大偏振模色散光纤光栅的装置
CN104115062A (zh) * 2011-12-28 2014-10-22 菲托尼克斯公司 补偿角色散的补偿器系统和方法

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