CN106814452B - 一种离轴光束的像差校正方法 - Google Patents

一种离轴光束的像差校正方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106814452B
CN106814452B CN201710041148.3A CN201710041148A CN106814452B CN 106814452 B CN106814452 B CN 106814452B CN 201710041148 A CN201710041148 A CN 201710041148A CN 106814452 B CN106814452 B CN 106814452B
Authority
CN
China
Prior art keywords
cylindrical lens
along
added
plane
aberration correction
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201710041148.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106814452A (zh
Inventor
樊仲维
郭广妍
张鸿博
康治军
黄玉涛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhongke Heguang Tianjin Application Laser Technology Research Institute Co ltd
Academy of Opto Electronics of CAS
Original Assignee
Zhongke Heguang Tianjin Application Laser Technology Research Institute Co ltd
Academy of Opto Electronics of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhongke Heguang Tianjin Application Laser Technology Research Institute Co ltd, Academy of Opto Electronics of CAS filed Critical Zhongke Heguang Tianjin Application Laser Technology Research Institute Co ltd
Priority to CN201710041148.3A priority Critical patent/CN106814452B/zh
Publication of CN106814452A publication Critical patent/CN106814452A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106814452B publication Critical patent/CN106814452B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/0025—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical correction, e.g. distorsion, aberration

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lenses (AREA)

Abstract

本发明公开了一种离轴光束的像差校正方法，包括：建立平面直角坐标系，使非平面反射元件沿对应所述平面直角坐标系的单一方向偏转；根据非平面反射元件沿单方向的偏转角度，分别得出沿x方向和y方向的入射参数；根据所述入射参数计算得出沿x方向和y方向的近轴传输矩阵；根据所述近轴传输矩阵以及增设柱透镜后的出射平面的传输矩阵，得出增设柱透镜的焦距。本发明的离轴光束的像差校正方法，通过增设柱透镜，提高了激光器的输出光束质量及模式匹配度。

Description

一种离轴光束的像差校正方法
技术领域
本发明涉及激光及光波像差校正领域，特别是指一种离轴光束的像差校正方法。
背景技术
随着激光技术的快速发展，对激光器的输出光束质量、体积及效率等方面提出了更高的要求。在激光振荡器的小型化设计要求下，光路的折转设计逐渐增多，尤其是非平面光学元件的折转，如凸面、凹面反射。这些离轴的光传输，必然会对传输光路引入一定程度的像差，这在很大程度上降低了激光器的输出光束质量及效率等参数。
现有的激光振荡器设计对非平面光学元件的离轴传输引入的波像差，没有采用特殊的校正及补偿方式，只是通过缩小离轴角度的方法尽量减小此过程的影响，这样的方法导致了激光器的输出光束质量低，且模式匹配度低。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种离轴光束的像差校正方法。
基于上述目的本发明提供的离轴光束的像差校正方法，包括：
建立平面直角坐标系，使非平面反射元件的偏转方向与所述平面直角坐标系的单一方向对应；
根据非平面反射元件沿单方向的偏转角度，分别得出光沿x方向和y方向的入射参数；
根据所述入射参数计算得出沿x方向和y方向的近轴传输矩阵；
根据所述近轴传输矩阵以及增设柱透镜后的出射平面的传输矩阵，得出增设柱透镜的焦距。
可选的，当所述非平面反射元件沿x方向偏转时，在y方向增设柱透镜。
可选的，当所述非平面反射元件沿y方向偏转时，在x方向增设柱透镜。
进一步的，所述沿x方向和y方向的入射参数分别为：
Figure BDA0001212022040000021
其中α为非平面反射元件沿单方向的偏转角度。
进一步的，所述沿x方向和y方向的近轴传输矩阵分别为：
Figure BDA0001212022040000022
其中d1为入射距离，d2为出射距离，R为非平面反射元件的曲率半径。
从上面所述可以看出，本发明提供的离轴光束的像差校正方法，包括：建立平面直角坐标系，使非平面反射元件沿对应所述平面直角坐标系的单一方向偏转；根据非平面反射元件沿单方向的偏转角度，分别得出沿x方向和y方向的入射参数；根据所述入射参数计算得出沿x方向和y方向的近轴传输矩阵；根据所述近轴传输矩阵以及增设柱透镜后的出射平面的传输矩阵，得出增设柱透镜的焦距。本发明的离轴光束的像差校正方法，通过增设柱透镜，提高了激光器的输出光束质量及模式匹配度。
附图说明
图1为本发明离轴光束的像差校正方法的一个实施例光路示意图；
图2为本发明离轴光束的像差校正方法的一个实施例的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
本发明提供一种离轴光束的像差校正方法，包括：建立平面直角坐标系，使非平面反射元件的偏转方向与所述平面直角坐标系的单一方向对应；根据非平面反射元件沿单方向的偏转角度，分别得出沿x方向和y方向的入射参数；根据所述入射参数计算得出沿x方向和y方向的近轴传输矩阵；根据所述近轴传输矩阵以及增设柱透镜后的出射平面的传输矩阵，得出增设柱透镜的焦距。
本发明的离轴光束的像差校正方法，通过增设柱透镜，提高了激光器的输出光束质量及模式匹配度。
作为本发明的一个可选实施例，当所述非平面反射元件沿x方向偏转时，在y方向增设柱透镜，如图1所示。
作为本发明的另一个可选实施例，当所述非平面反射元件沿y方向偏转时，在x方向增设柱透镜。
在本发明的一些具体实施例中，所述沿x方向和y方向的入射参数分别为：
Figure BDA0001212022040000031
其中α为非平面反射元件沿单方向的偏转角度，如图1所示。
在本发明的其他一些具体实施例中，所述沿x方向和y方向的近轴传输矩阵分别为：
Figure BDA0001212022040000032
其中d1为入射距离，d2为出射距离，R为非平面反射元件的曲率半径。
如图2所示，为本发明离轴光束的像差校正方法的一个实施例的流程图。从图中可以看出，本实施例的离轴光束的像差校正方法包括以下步骤：
步骤101：建立平面直角坐标系，使非平面反射元件的偏转方向与所述平面直角坐标系的单一方向对应。即使非平面反射元件仅沿x方向偏转或仅沿y方向偏转。
步骤102：根据非平面反射元件沿单方向的偏转角度，分别得出沿x方向和y方向的入射参数。
当非平面反射元件沿x轴旋转α角时，相应的反射光旋转2α，而另一方向的光不改变。x和y方向的入射参数变为：
Figure BDA0001212022040000033
步骤103：根据所述入射参数计算得出沿x方向和y方向的近轴传输矩阵。则光经过d1、透镜反射及d2距离的输出后的输出矩阵，x和y方向的近轴传输矩阵分别可以表示为：
Figure BDA0001212022040000034
从以上公式可以看出，x和y方向的输出光斑不一致，不能实现重合。
步骤104：根据所述近轴传输矩阵以及增设柱透镜后的出射平面的传输矩阵，得出增设柱透镜的焦距。
为了保证x和y方向的光传输状态一致，应该在y方向增设单方向的校正光学元件，使x和y方向的输出光束相同，即
Figure BDA0001212022040000041
设引入的光学元件对单方向(x或y)的传输矩阵为M，根据光的传输矩阵方法，在确定输出的条件下，可以求得增设光学元件的参数
若光学元件增加在球面反射镜之前l2处，则其传输至出射平面的传输矩阵为
Figure BDA0001212022040000042
其中l1+l2＝d1且fy为引入的y方向柱透镜的透镜焦距，若要满足x和y方向的输出光束相同，则
Figure BDA0001212022040000043
由此计算得到的
Figure BDA0001212022040000044
其中d1为入射距离，d2为出射距离，R为非平面反射元件的曲率半径。从公式中可以看出，增设柱透镜的焦距fy与入射光斑的口径riy有关，即采用此校正方法可以实现对特定口径的光波像差校正，可以根据实际应用进行选择、设计。采用同样的方法，若柱透镜增设在非平面反射元件之后，可计算得到相应的柱透镜焦距。此外，以上校正方法针对均匀入射光及高斯入射光都适用。以上校正方法针对凸面反射镜同样适用。以上方法针对近轴近似条件下的计算结果，针对非近轴近似的情况，行数值求解同样可以得到相应的光学元件设计指标。以上分析结果针对球面反射镜的一维旋转，针对二位非对称的折转，通过相应的光学元件设计可以实现校正光学元件的设计。以上方法针对反射面的离轴传输，对普通透射光学透镜的离轴传输同样适用。
需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本发明难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(IC)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本发明难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本发明的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本发明的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本发明。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。
尽管已经结合了本发明的具体实施例对本发明进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如，动态RAM(DRAM))可以使用所讨论的实施例。
本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种离轴光束的像差校正方法，其特征在于，包括：
建立平面直角坐标系，使非平面反射元件的偏转方向与所述平面直角坐标系的单一方向对应；
根据非平面反射元件沿单方向的偏转角度，分别得出沿x方向和y方向的入射参数；
所述沿x方向和y方向的入射参数分别为：
Figure FDA0002065406770000011
其中α为非平面反射元件沿单方向的偏转角度；
根据所述入射参数计算得出沿x方向和y方向的近轴传输矩阵；
所述沿x方向和y方向的近轴传输矩阵分别为：
Figure FDA0002065406770000012
其中d1为入射距离，d2为出射距离，R为非平面反射元件的曲率半径；
根据所述近轴传输矩阵以及增设柱透镜后的出射平面的传输矩阵，得出增设柱透镜的焦距，使得x方向和y方向的输出光束相同。
2.根据权利要求1所述的离轴光束的像差校正方法，其特征在于，当所述非平面反射元件沿x方向偏转时，在y方向增设柱透镜。
3.根据权利要求1所述的离轴光束的像差校正方法，其特征在于，当所述非平面反射元件沿y方向偏转时，在x方向增设柱透镜。
CN201710041148.3A 2017-01-17 2017-01-17 一种离轴光束的像差校正方法 Expired - Fee Related CN106814452B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710041148.3A CN106814452B (zh) 2017-01-17 2017-01-17 一种离轴光束的像差校正方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710041148.3A CN106814452B (zh) 2017-01-17 2017-01-17 一种离轴光束的像差校正方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106814452A CN106814452A (zh) 2017-06-09
CN106814452B true CN106814452B (zh) 2020-05-05

Family

ID=59111189

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710041148.3A Expired - Fee Related CN106814452B (zh) 2017-01-17 2017-01-17 一种离轴光束的像差校正方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106814452B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102133859B1 (ko) * 2018-11-23 2020-07-14 한국 천문 연구원 원형의 비축-비구면 거울 결정 방법
CN115220222B (zh) * 2022-07-04 2024-04-19 清华大学 像差矫正方法、装置、计算机设备和存储介质

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1917047A (zh) * 2005-08-15 2007-02-21 建兴电子科技股份有限公司 像差校正方法
WO2008106403A2 (en) * 2007-02-26 2008-09-04 Trustees Of Princeton University Turnable acoustic gradient index of refraction lens and system
CN101494063A (zh) * 2008-01-21 2009-07-29 广明光电股份有限公司 像差校正方法
JP2012070046A (ja) * 2010-09-21 2012-04-05 Sony Corp 収差補正装置、収差補正方法、および、プログラム
CN102116881B (zh) * 2011-03-04 2013-04-10 北京交通大学 用于半导体激光器耦合光纤的复合透镜
WO2016116956A1 (en) * 2015-01-20 2016-07-28 3I - Impresa Ingegneria Italia S.R.L. Image-acquiring equipment equipped with telecentric optical objective with primary cylindrical lens

Also Published As

Publication number Publication date
CN106814452A (zh) 2017-06-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8439266B2 (en) Optical-information-reading apparatus
CN105259648B (zh) 一种大口径全球面激光雷达光学系统
CN110672304B (zh) 激光通信终端中继光路性能测试系统、方法及校准方法
EP2908517A1 (en) Laser beam-combining optical invention
CN104991347A (zh) 基于微透镜阵列的激光整形照明器
CN106814452B (zh) 一种离轴光束的像差校正方法
US20220121018A1 (en) Zoom lens, zoom method, terminal, and computer-readable storage medium
CN112526480A (zh) 固态激光雷达及固态激光雷达控制方法
CN113391319B (zh) 一种激光雷达外壳的制造方法及激光雷达外壳
CN102289056B (zh) 一种用于成像光谱仪的大视场大相对孔径前置物镜
CN113805325A (zh) 一种长焦距大视场小型化主动消热差的光学系统
CN211149095U (zh) 一种流式细胞仪用多色激光合束装置
CN105004421A (zh) 以光栅为分界的成像光谱仪
CN115826254B (zh) 一种平顶光束调制方法、系统及存储介质
US20190341745A1 (en) Laser device
CN109188398B (zh) 激光雷达、快慢轴光束能量的收敛系统及收敛方法
CN101373271A (zh) 一种摄像系统和摄像方法
CN106052885A (zh) 一种波前传感器及波前像差的探测方法
CN117749264A (zh) 光斑探测模块、光通信终端和光通信系统
CN113776788A (zh) 激光器的参数测试方法及装置
CN109188686A (zh) 一种准直光路光程缩短的方法与装置
CN111538021B (zh) 光雷达系统及其制造方法
WO2022266895A1 (en) Optical detection system with anamorphic prism
CN216695516U (zh) 一种光斑质量测试系统
CN113985590B (zh) 一种应用于光电跟踪粗探测的宽波段光学系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20200505

Termination date: 20210117