CN1880987A - 可变色散补偿器 - Google Patents

Abstract

可变色散补偿器。公开了一种光学设备。在通过准直透镜将入射光转变为平行光之后，由线聚焦透镜对该平行光进行会聚，并施加给VIPA板。该线聚焦透镜的焦距比现有技术的长，因此入射到VIPA板上的光束的光束直径变化较小，同时增大了出射光束直径。结果，抑制了包含在从VIPA板出射的光中的不需要的衍射级的光，并且将能够集中在所需衍射级的光上，由此可以减小可变色散补偿器的插入损耗。

Description

可变色散补偿器

技术领域

本发明涉及一种可变色散补偿器，用于对通过光纤传输路径传播以进行光通信的光信号中累积的色散进行可变补偿，更具体地，涉及一种可变色散补偿器，其使用具有根据输入光的波长来对输入光进行解复用的功能的光学部分来产生可变色散。

背景技术

已经提出的一种传统的可变色散补偿器由所谓的虚拟成像相位阵列(VIPA)构成，其中根据波长将波分复用(WDM)光分离为空间上可以彼此区分的多个光束(例如，参见文献1，即日本专利申请国家公报No.2000-511655，以及文献2，即日本专利申请国家公报No.2002-514323)。

图10是表示传统VIPA可变色散补偿器的结构示例的立体图。图11是该示例结构的俯视平面图。

如这些附图所示，在传统VIPA可变色散补偿器中，例如，通过光循环器20从光纤30的端部发出的光被准直透镜40转换为平行光，然后由线聚焦透镜50会聚在一条线段上，并通过VIPA板10的窗口16进入平行的相对平面之间的空间。入射到VIPA板10上的光在反射多层膜12和反射多层膜14之间重复进行多次反射，反射多层膜12形成在VIPA板10的一个平面上并具有低于100％的反射率，而反射多层膜14形成在另一平面上并具有大约100％的反射率。光在反射多层膜12的表面上每反射一次，就有百分之几的光通过反射表面透射并出射到VIPA板10的外部。

通过VIPA板10透射的光彼此干涉，并且根据波长的差异产生具有不同方向的多个光束。结果，当光束被会聚透镜60会聚在一点处时，每个会聚点随着波长的改变而沿直线移动。例如，在该直线上设置有三维反射镜70的情况下，从VIPA板10发出并由会聚透镜60会聚的光根据波长而在三维反射镜70上的不同位置进行反射，并返回VIPA板10。在三维反射镜70上反射的光由于不同波长而沿不同方向前进，并且到VIPA板10的返回光程不同。通过改变波长来改变这种光程差的量，使不同的波长分量传播不同的距离，由此对输入光的色散进行补偿。

在VIPA板10上沿多条路径反射的光的行为例如与公知为图12所示的假想模型中的阶梯衍射光栅的阶梯光栅中的光相似。因此，可以将VIPA板视为虚拟衍射光栅。如图12的右侧所示，在VIPA板10中，出射光在下述条件下彼此干涉：短波长分量在光轴上方侧出射，而长波长分量在光轴下方侧出射。因此，各个波长的光信号的短波长分量在光轴上方出射，而长波长分量在光轴下方出射。这种传统VIPA可变色散补偿器可以在很宽的范围内对色散进行补偿。这种传统VIPA色散补偿器的另一优点在于，可以通过温度调节，使周期性产生的光的透射带沿波长轴移动，因此可以改变要进行补偿的光信号的波长(透射波长)。

然而，上述的这种传统VIPA可变色散补偿器的问题在于，插入损耗由于具有从VIPA出射的不需要的衍射级的光而增大。

具体地，从提供如上所述的虚拟衍射光栅的VIPA出射了各种衍射级的光。如图13的示意图所示，从VIPA出射的光除了根据波长来分离输入光所需的衍射级的光L_A以外，还包含不需要的衍射级的光L_B。该不需要的衍射级的光L_B对所需衍射级的主光L_A造成干扰。不需要的衍射级的光L_B的出射量的增大会增大入射到VIPA上的光的比例，这些光被作为不需要的光而丢弃，从而导致插入损耗增大。

发明内容

鉴于上述问题而完成本发明，因此本发明的目的是提供一种使用VIPA以减小插入损耗的可变色散补偿器。

为了实现该目的，根据本发明，提供了一种可变色散补偿器，其包括：光学系统，用于沿一维方向会聚输入光；光学部分，其具有解复用功能，包括两个相对的平行平面，其中一个平行平面形成有窗口和第一反射表面，而另一平行平面形成有第二反射表面，由所述光学系统沿一维方向会聚的光通过该窗口进入第一和第二反射表面之间的空间，该入射光在这些反射表面上反射多次，并部分地通过第二反射表面发射，并且所发射的光彼此干涉，由此形成随不同波长而沿不同方向前进的光束；以及反射器，用于对从所述光学部分的第二反射表面沿不同方向发射的不同波长的光束进行反射，并使这些光束返回所述光学部分。该光学系统具有下述的光学特性，该光学特性使得入射光束直径与出射光束直径之间的放大率变为与所述光学部分的折射率相对应的预定目标值近似的值，入射光束直径表示所述光学部分的窗口以及沿下述平面的光束截面之间的重叠部分的长度，该平面与进入所述光学部分的光束的所述一维方向垂直，出射光束直径表示该光束截面与所述光学部分的第二反射表面之间的重叠部分的长度。

在上述可变色散补偿器中，由所述光学系统沿一维方向会聚的光进入所述光学部分，即，具有根据波长对输入光进行解复用的功能的VIPA。该光学系统被设计为使得从该光学系统入射到该光学部分的光束的直径与从该光学部分出射的光束的直径之间的放大率，对于与光会聚的一维方向垂直的平面中的光束的交叉部分，变为与预定目标值相近的值。因此，与现有技术中的入射光束相比，该光学部分中的光束直径经历了更小的变化，并且出射光束直径增大。结果，抑制了从该光学部分出射的光中包含的不需要的衍射级的光，并且可以将能量集中在具有所需衍射级的光上。

根据上述的本发明，提高了从光学部分出射的光的衍射效率，因此，可以减小可变色散补偿器的插入损耗。

通过以下结合附图进行的详细说明，上述和其他目的、特征和优点将变得明了。

附图说明

图1是表示根据本发明第一实施例的VIPA可变色散补偿器的结构的侧视图。

图2表示传统VIPA可变色散补偿器的VIPA的光学设计概念。

图3表示法向衍射光栅的槽宽度与光的扩展之间的关系。

图4表示入射到VIPA板上的光的光束直径与损耗之间的关系。

图5表示根据本发明的VIPA可变色散补偿器的VIPA的光学设计概念。

图6表示入射光束直径相对于出射光束直径的放大率与插入损耗之间的关系。

图7是表示从VIPA板出射的光的干涉条件的示意图。

图8是表示根据本发明第二实施例的VIPA可变色散补偿器的侧视图。

图9是表示根据本发明第三实施例的VIPA可变色散补偿器的侧视图。

图10是表示传统VIPA可变色散补偿器的示例结构的立体图。

图11是图10所示的示例结构的俯视平面图。

图12表示用于说明VIPA的工作原理的模型。

图13是表示从VIPA出射的光的衍射级的示意图。

具体实施方式

以下将参照附图来说明用于实现根据本发明的可变色散补偿器的最佳方式。在所有附图中，相同的标号表示相同或等效的组成部分。

首先，为了帮助理解本发明，参照图2简要地说明传统VIPA可变色散补偿器的VIPA的光学设计概念。

在图2中，设t为VIPA板10的厚度(反射多层膜12、14之间的距离)，“a”为入射到窗口16的光束的直径，而“b”为在反射多层膜12上反射一次并返回到反射多层膜14的光束的直径。入射到VIPA板10上的光沿与图2中的纸面垂直的一维方向会聚，因此，光束直径“a”、“b”分别与沿垂直于该移位方向的光束截面(图2中的中间色点网部分)与VIPA板10的形成有窗口16的一个平面以及反射多层膜14之间的重叠部分的长度相对应。在该过程中，光以下述的方式进入VIPA板10的条件表示为以下方程(1)和(2)，该方式使得入射光束没有被与窗口16相邻的反射多次膜14的端部阻断，并且没有任何反射光从窗口16泄漏。

t·tanθ-a/2≥0  (1)

t·tanθ-b/2≥0  (2)

其中θ是VIPA板10的倾斜角，即，VIPA板10从光沿着与VIPA板10的表面垂直的方向进入的位置开始倾斜的角度。

方程(1)和(2)组合为由以下方程(3)表示的关系。

t·tanθ≥(a+b)/4    (3)

顺便提及，鉴于在VIPA板10的倾斜角θ很小的情况下tanθ近似于θ的事实，方程(3)的关系可以改写为以下方程(4)。

t·θ≥(a+b)/4    (4)

在传统的VIPA可变色散补偿器中，用于向VIPA板10施加入射光的光学系统被设计为使得光束直径“a”、“b”满足方程(4)的关系。在该光学设计中，引入方程(4)的关系只是为了确保入射到VIPA板10上的光进入窗口16而没有被反射多层膜14阻断，并且没有考虑沿一维方向会聚并进入VIPA板10的光的光束直径与衍射效率之间的关系。

鉴于此，根据本发明，确定了包含衍射影响在内的光入射到VIPA板10上的条件，并且根据这些条件，对入射到VIPA板10上的光进行光学设计，由此减小VIPA可变色散补偿器的插入损耗。下面详细说明本发明的原理。

沿一维方向会聚并入射到考虑了VIPA的工作原理的VIPA板10上的光的光束直径与用于确定法向衍射光栅的槽宽度的参数相对应。通常，光通道的小槽宽度易于使光展开，例如，如图3的左侧所示。结果，在光进入具有小槽宽度的衍射光栅的情况下，光能量具有满足多个衍射条件的多个传播方向，因此产生了具有多个衍射级的光。另一方面，对于光通道的大槽宽度，光不易展开，例如，如图3的右侧所示。因此，在光进入具有大槽宽度的衍射光栅的情况下，光能量不具有满足多个干涉条件的多个传播方向，因此可以所需的衍射级对光进行会聚。具体地，可以提高衍射效率。本发明考虑了这种现象，并且增大进入VIPA板10的光的光束直径，由此抑制不需要的衍射级的光。

在这种情况下，如图4所示，考虑会聚在形成有反射多层膜12的出射侧平面上之后沿传播路径在相反方向上前进的光。具体地，考虑从出射侧平面上的会聚点向窗口16前进的光束。在会聚在出射平面上的光的光束直径很小的情况下，如图4中的虚线所示，到达入射侧平面的光束被过分展开，导致被反射多层膜14阻断。另一方面，在会聚在出射平面上的光的光束直径过大的情况下，如图4的实线所示，到达入射侧平面的光束直径非常大，而被反射多层膜14阻断。如上所述，根据传统的光学设计概念，确定入射侧平面上的光束直径a、b，以确保入射光不被反射多层膜14阻断，因此，没有考虑通过窗口16会聚在出射侧平面上的光的光束直径。

根据本发明，采用了下述的光学设计条件，其中通过增大会聚在出射侧平面上的光的光束直径来提高衍射效率，以抑制VIPA板10中的损耗，而不是采用传统光学设计条件来防止入射光被反射多层膜14阻断以减小VIPA板10中的损耗。换句话说，根据本发明的光学系统是基于以下思想进行最优设计的：即使在通过增大会聚在出射侧平面上的光的光束直径，而由反射多层膜14部分地阻断入射光的情况下，这种缺点也不能通过抑制不需要的衍射级的光来减小损耗的效果所掩饰。例如，可以根据以下说明的理论方程来实现本发明的该基本光学设计概念。

具体地，如图5所示，假定入射侧平面上的光束直径为2ω，而出射侧平面上的光束直径为2ω₀。方程(5)的关系在假定这两个光束都是零级的高斯光束的前提下在光束直径2ω、2ω₀之间成立。

$\mathrm{\ω}={\mathrm{\ω}}_0\sqrt{1+{\left(\frac{\mathrm{\λt}}{\mathrm{\π}\cos \mathrm{\θ}{{\mathrm{\ω}}_0}^2}\right)}^2}$

$=\sqrt{{{\mathrm{\ω}}_0}^2+\frac{{\mathrm{\λ}}^2{t}^2}{{\mathrm{\π}}^2\mathrm{co}{s}^2\mathrm{\θ}{{\mathrm{\ω}}_0}^2}}...\left(5\right)$

从VIPA板10的窗口16到出射侧平面上的会聚点的距离为t/cosθ，并且可以通过方程(6)确定用于在t/cosθ范围内使光束直径变化最小的条件，以通过将以上方程(5)视为ω₀的函数来对根号里的值进行微分计算。

${\mathrm{\ω}}_0=\sqrt{\frac{\mathrm{\λt}}{\mathrm{\π}\cos \mathrm{\θ}}}...\left(6\right)$

根据以上方程(6)，当按照增大光束直径的方式来计算VIPA可变色散补偿器的插入损耗时，例如，如图6中的计算结果所示，插入损耗在ω大约是ω₀的1.5倍的条件下减小。然而，该值仅是示例，可以根据VIPA板10中的折射率来确定减小插入损耗的条件。

因此，根据本发明，根据通过如上方法确定的ω与ω₀之比的目标值，对用于向VIPA板10施加入射光的光学系统进行优化，以使得会聚在出射平面上的光的光束直径增大，同时VIPA板10内的光束直径的变化很小。

只要可以增大会聚光束直径，则用于向VIPA板10施加会聚光的光学系统可以是各种透镜组合。通常，在光束直径为d的光由透镜会聚的情况下，已知会聚光束的直径D由以下使用透镜的焦距f和光波长λ表示的方程(7)来表示。

$D=\frac{2.44\mathrm{\λf}}{d}...\left(7\right)$

以上方程(7)表示，在入射到透镜的光的光束直径d固定的情况下，可以通过增大透镜的焦距来增大会聚光束的直径D。另一方面，在透镜的焦距f固定的情况下，可以通过减小输入到透镜的光的光束直径来增大会聚光束的直径D。根据这些一般透镜特性，以下参照本发明的实施例来说明具有根据本发明的原理而设计的光学系统的VIPA可变色散补偿器。

图1是表示根据本发明第一实施例的VIPA可变色散补偿器的结构的侧视图。

在图1中，根据第一实施例的VIPA可变色散补偿器是其中根据方程(7)所示的一般透镜特性，通过增大透镜的焦距来增大会聚光的光束直径的示例。具体地，在该VIPA可变色散补偿器中，在准直透镜40和VIPA板10之间的预定位置处设置了具有比线聚焦透镜50更长焦距的线聚焦透镜51，而不是包括在图10所示的传统结构中的线聚焦透镜50。除了线聚焦透镜51以外，该结构的其他部分与现有技术的相类似。在图1中，传统线聚焦透镜50的结构由虚线来表示，以便于与传统结构进行比较。以下将具体地说明构成该VIPA可变色散补偿器的光学部分。

VIPA板10包括形成在基板的相对的平行平面的之一上的反射多层膜12(第二反射表面)，以及形成在另一平面上的反射多层膜14(第一反射表面)和窗口16。VIPA板10相对于以直角进入窗口16的光的光轴倾斜预定角度。反射多层膜12对于从窗口16入射的光信号具有低于100％(优选地，95～98％)的反射率，并且形成在基板的平面之一的整个区域上。另一方面，反射多层膜14对于从窗口16入射的光信号具有大约100％的反射率，并且形成在基板的另一平面的一部分上。该基板的另一平面的未形成有反射多层膜14的部分构成对于光信号透明的窗口16。

光循环器20例如是具有三个端口的普通光学部分，用于沿从第一端口到第二端口、从第二端口到第三端口，以及从第三端口到第一端口的方向传输光。将输入到VIPA可变色散补偿器的光信号施加给光循环器20的第一端口，并通过第二端口将其发送到光纤30的一端，同时从第三端口输出返回到光纤30的另一端的光信号，作为VIPA可变色散补偿器通过第二端口的输出光。

光纤30将单模光纤等的一端连接至光循环器20的第二端口，而单模光纤等的另一端设置为与准直透镜40相邻。光纤30并不限于上述类型。

准直透镜40是普通透镜，其将从光纤30的另一端出射的光束转换为平行光并将其施加给线聚焦透镜51。

线聚焦透镜51将来自准直透镜40的平行光会聚在一线段上，并且具体地包括柱面透镜或折射率色散透镜(refractive index dispersionlens)。线聚焦透镜51具有比上述传统线聚焦透镜50更长的焦距，并且设置在准直透镜40和VIPA板10之间的与增大的焦距相对应的适当位置处。

会聚透镜60是普通透镜，用于将根据波长的差异而具有不同方向的多个光束，在VIPA板10中多次反射并且在彼此干涉的同时从反射多层膜12出射之后，会聚在单个点上。

三维反射镜70为具有非球面的三维结构。该非球面反射镜具有中心轴，该中心轴提供了沿与VIPA板10中的光的角色散方向垂直的方向的设计基准。该三维反射镜70被设置在移动台(未示出)上，并且移动台的运动轴与中心轴彼此平行。

接下来，说明第一实施例的操作。

在具有上述结构的VIPA可变色散补偿器中，将通过光纤传输路径传播并产生色散的WDM光输入到光循环器20的第一端口，并且通过光循环器20的第二端口发送至光纤30。将从光纤30出射的WDM光，在通过准直透镜40转换为平行光后，由线聚焦透镜51会聚在一线段上，并通过VIPA板10的窗口16进入处于彼此相对关系的反射多层膜12、14之间的空间。鉴于线聚焦透镜51具有长焦距的事实，即使输入到线聚焦透镜51中的准直光的光束直径保持与现有技术中的相同，入射到VIPA板10上的光的会聚光束的直径也比现有技术中的大。

入射到VIPA板10上的光在反射多层膜12、14之间重复多次反射。在反射多层膜12上每反射一次，百分之几的光就通过反射表面透射到VIPA板10的外部。在该过程中，入射到VIPA板10上的光的会聚光束的增大的直径(如图7的示意图所示)抑制了满足干涉条件的方向上的第(m+1)级的光(不需要的衍射级的光)的传播。因此，从VIPA板10出射的光的大部分构成了第m级的光(所需衍射级的光)。

从VIPA板10出射的光彼此干涉，并且对于不同的波长形成了具有不同前进方向的多个光束(图12)。各个波长的光束都由会聚透镜60会聚并在三维反射镜70的反射表面上沿Y轴在不同位置反射(图10)。在该过程中，通过位于与色散补偿量相对应的预定X轴位置处的移动台，来调节三维反射镜70。

在三维反射镜70上反射的光按顺序通过会聚透镜60、VIPA板10、线聚焦透镜51、准直透镜40和光纤30，并从光循环器20的第三端口输出。结果，在经过与三维反射镜70的位置相对应的预定量的色散补偿后，从VIPA可变色散补偿器输出输入到VIPA可变色散补偿器中的WDM光。

根据上述第一实施例，通过使用具有长焦距的线聚焦透镜51，增大了入射到VIPA板10上的光的会聚光束的直径，由此抑制了不需要的衍射级的光，同时将能量集中在所需衍射级的光上。因此，即使在入射到VIPA板10上的光束被入射侧的反射多层膜14阻断的情况下，衍射效率也可以提高到足够掩盖损耗的程度，因此可以减小VIPA可变色散补偿器的插入损耗。

接下来，说明本发明的第二实施例。

图8是表示根据第二实施例的VIPA可变色散补偿器的结构的侧视图。

在图8中，根据本发明第二实施例的VIPA可变色散补偿器表示具有方程(7)所表示的普通透镜特性的示例，其中减小了入射到透镜上的光的光束直径，而增大了会聚光束的直径。具体地，在根据本实施例的VIPA可变色散补偿器中，在光纤30和线聚焦透镜50之间的预定位置处设置了焦距比准直透镜40短的准直透镜41，而不是包含在图10所示的传统结构中的准直透镜40。除了准直透镜41以外，其他部分的结构与现有技术的相同。在图8中，传统准直透镜40的位置由虚线来表示，以便与传统结构进行比较。

准直透镜41是普通透镜，用来将从光纤30出射的光束转换为平行光。准直透镜41的焦距比传统准直透镜40的短，并且准直透镜41相对于光纤30的出射端的位置是根据其缩短的焦距来确定的。

在具有上述结构的VIPA可变色散补偿器中，由具有较短焦距的准直透镜41将从光纤30出射的光转换为平行光，以使进入线聚焦透镜50的平行光的光束直径小于现有技术的光束直径。因此，即使线聚焦透镜50的焦距保持与传统结构的相同，进入VIPA板10的会聚光的光束直径也较大。因此，根据本实施例的VIPA可变色散补偿器产生了与上述第一实施例相同的操作效果。

接下来，说明本发明的第三实施例。

图9是表示根据第三实施例的VIPA可变色散补偿器的结构的侧视图。

在图9中，根据第三实施例的VIPA可变色散补偿器是其中分别使用可变焦距的透镜组42、43和52、53作为准直透镜41和线聚焦透镜51来组合第一和第二实施例的应用示例。

透镜组42、43具有与根据第二实施例的准直透镜41相同的功能，并且通过改变透镜42、43之间的距离δ1，可以改变该透镜组的总焦距。通过类似的方式，透镜组52、53具有与根据第一实施例的线聚焦透镜51相同的功能，并且通过改变透镜52、53之间的距离δ2，可以改变该透镜组的总焦距。

通常，已知一组两个透镜的焦距由以下方程(8)给出。

$\frac{1}{f}=\frac{1}{f1}+\frac{1}{f2}+\frac{\mathrm{\δ}}{f1\·f2}...\left(8\right)$

其中f1、f2是各个透镜的焦距，而δ是透镜之间的距离。

在使用上述透镜组42、43和52、53的VIPA可变色散补偿器中，可以通过调整透镜42、43之间的距离δ1或者透镜52、53之间的距离δ2，由此改变准直透镜或线聚焦透镜的焦距，来精细地调节入射到VIPA板10上的光的会聚光束的直径。这种对会聚光束直径的精细调节功能使得可以容易地实现具有最小插入损耗的最优光学系统。

通过如上所述精细调节会聚光束来优化光学系统的具体方法通过下述的方式来实现：在测量插入损耗并将各个透镜固定在使插入损耗的测量结构最小的位置同时，使用诸如光学夹具(jig)的精细调节机构来调节各个透镜的位置。

除了使用两个透镜的透镜组作为示例的第三实施例以外，还可以使用三个或更多个透镜的透镜组来实现相同的效果。另外，也可以仅由准直透镜和线聚焦透镜之一来构成透镜组，以对会聚光束的直径进行精细调节，而不是使用准直透镜和线聚焦透镜两者的透镜组。因此，可以在适当的应用中适当选择透镜组。

Claims (9)

1、一种光学设备，其包括：

光学系统，用于沿一维方向会聚输入光；

光学部分，其具有解复用功能，包括两个相对的平行平面，其中所述平行平面之一形成有窗口和第一反射表面，而另一平行平面形成有第二反射表面，由所述光学系统沿一维方向会聚的光通过所述窗口进入所述第一与第二反射表面之间的空间，入射光在所述反射表面上多次反射，并通过所述第二反射表面部分地射出，并且所发射的光彼此干涉，由此形成根据波长的差异而沿不同方向前进的光束；以及

反射器，用于对从所述光学部分的第二反射表面沿不同方向出射的不同波长的光束进行反射，并使所述光束返回所述光学部分；

其中所述光学系统具有下述的光学特性：入射光束直径与出射光束直径的放大比变为与一预定目标值相近的值，该预定目标值与所述光学部分的折射率相对应，所述入射光束直径表示所述光学部分的窗口以及沿与进入所述光学部分的光束的所述一维方向垂直的平面的光束截面之间的重叠部分的长度，而所述出射光束直径表示所述光束截面与所述光学部分的第二反射表面之间的重叠部分的长度。

2、根据权利要求1所述的光学设备，

其中所述光学系统具有下述的光学特性：通过在与所述窗口相邻的所述第一反射表面的端部对入射到所述光学部分的光束进行反射，使得能够部分地阻断该光束。

3、根据权利要求1所述的光学设备，

其中所述光学系统将所述入射光束直径与所述出射光束直径的放大比的所述目标值设定为大约1.5。

4、根据权利要求1所述的光学设备，

其中所述光学系统包括：准直透镜，用于将所述输入光转换为平行光；以及线聚焦透镜，用于将来自该准直透镜的平行光沿一维方向会聚，并且

其中在从所述准直透镜入射到所述线聚焦透镜的平行光的光束直径固定的情况下，增大所述线聚焦透镜的焦距，以使得所述入射光束直径与所述出射光束直径的放大比接近所述目标值。

5、根据权利要求4所述的光学设备，

其中所述线聚焦透镜由一组多个透镜构成，并且可以通过改变这些透镜之间的距离来改变所述焦距。

6、根据权利要求1所述的光学设备，

其中所述光学系统包括：准直透镜，用于将所述输入光转换为平行光；以及线聚焦透镜，用于将来自该准直透镜的平行光沿一维方向会聚，并且

其中在所述线聚焦透镜的焦距固定的情况下，缩短所述准直透镜的焦距，以使得所述入射光束直径与所述出射光束直径的放大比接近所述目标值。

7、根据权利要求6所述的光学设备，

其中所述准直透镜由一组多个透镜构成，并且可以通过改变这些透镜之间的距离来改变所述焦距。

8、根据权利要求1所述的光学设备，

其中所述光学系统包括：准直透镜，用于将所述输入光转换为平行光；以及线聚焦透镜，用于将来自该准直透镜的平行光沿一维方向会聚，并且

其中缩短所述准直透镜的焦距并且增大所述线聚焦透镜的焦距，以使得所述入射光束直径与所述出射光束直径的放大比接近所述目标值。

9、根据权利要求8所述的光学设备，

其中所述准直透镜和所述线聚焦透镜分别由一组多个透镜构成，并且可以通过改变这些透镜之间的距离来改变所述准直透镜的焦距和所述线聚焦透镜的焦距。

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