[发明专利]一种色散补偿装置

说明书

本发明公开了一种色散补偿装置，包括开普勒望远系统和第一衍射透镜、第二衍射透镜，开普勒望远系统由前透镜组和后透镜组组成，前透镜组的后焦平面与后透镜组的前焦平面重合，形成共焦面，第一衍射透镜距共焦面的距离为开普勒望远系统前透镜组焦距的六分之一到四分之一范围内，第二衍射透镜距共焦面的距离为开普勒望远系统后透镜组焦距的五分之一到四分之一范围内；第一衍射透镜的焦距远大于开普勒望远系统的前透镜组、后透镜组的焦距，第二衍射透镜的焦距远大于开普勒望远系统的前透镜组、后透镜组的焦距。本发明解决现有色散补偿装置只能补偿光栅特定衍射级或光栅常数的色散问题，实现对光束不同衍射角的不同色散进行同时补偿。

技术领域

本发明属于色散补偿技术领域，尤其涉及一种色散补偿装置。

背景技术

声光偏转器是一种基于声波在声光晶体内传播形成的声场衍射光栅并利用衍射光进行扫描的扫描元件。改变声光偏转器中声波的频率即改变了声光偏转器光栅的光栅常数，也就改变了衍射光的衍射角从而实现了衍射光的扫描。声波频率的改变通过电子电路和压电换能器实现，可以达到很高的速度并且因为不存在机械惯性的作用能够很快地稳定于一个指定频率，因而衍射角变化的速度也非常快，能够以很高的速度扫描光束至指定的扫描位置，即具有高速随机寻访能力。

但是有一定光谱宽度的光束经过声光偏转器时，和光栅一样，声光偏转器对不同波长光的偏转角不同，各光谱成分在空间上被分离开来，这就引入空间角色散。利用棱镜或光栅对角色散补偿是光学领域常用的手段，但是这种补偿方法只能只对特定衍射级次和光栅常数进行补偿，在有些情况下无法对角色散完全补偿。声光偏转器不同扫描角，光栅常数不同，引入不同角色散，使用棱镜或光栅只能部分补偿，一般只能完全补偿特定偏转角的空间色散，其余偏转角有残余色散。

发明内容

本发明针对现有技术中的问题，提供一种色散补偿装置，解决色散补偿装置只能补偿光栅特定衍射级或光栅常数的色散问题，实现对光束不同衍射角的不同色散进行同时补偿。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种色散补偿装置，包括开普勒望远系统和第一衍射透镜、第二衍射透镜，开普勒望远系统由前透镜组和后透镜组组成，前透镜组的后焦平面与后透镜组的前焦平面重合，形成共焦面，第一衍射透镜位于开普勒望远系统的前透镜组和共焦面之间，第二衍射透镜位于共焦面和开普勒望远系统的后透镜组之间，第一衍射透镜距共焦面的距离为开普勒望远系统前透镜组焦距的六分之一到四分之一范围内，第二衍射透镜距共焦面的距离为开普勒望远系统后透镜组焦距的五分之一到四分之一范围内；第一衍射透镜的焦距远大于开普勒望远系统的前透镜组、后透镜组的焦距，第二衍射透镜的焦距远大于开普勒望远系统的前透镜组、后透镜组的焦距。

按上述技术方案，第一衍射透镜的第一面为平面，第二面为球面，且第一面为二元光学衍射面，第二衍射透镜的第一面为平面，第二面为球面，且第一面为二元光学衍射面。

按上述技术方案，开普勒望远系统的前透镜组和后透镜组均为消色差双胶合透镜组，前透镜组和后透镜组的焦距范围均为180mm～300mm，前透镜组和后透镜组的焦距比由光束直径放大倍率决定，前透镜组和后透镜组之间的距离为前透镜组和后透镜组的焦距之和。

按上述技术方案，第一衍射透镜的二元光学衍射面表达式中的相位参数的系数A_λ1、第二衍射透镜的二元光学衍射面表达式中的相位参数的系数A_λ2的符号相异，并且它们之间的大小关系为，绝对值大小相差不超过A_λ1的15％，对一束光引入一个角色散。

色散补偿装置对不同衍射角的光束同时补偿不同的角色散。不同角度的光束进入开普勒望远系统后，通过第一衍射透镜、第二衍射透镜各自不同的径向位置，引入不同的色散量。第一衍射透镜、第二衍射透镜的光焦度均远远小于组成开普勒望远系统的前透镜组和后透镜组，对开普勒望远系统原有光路影响可以忽略，可认为只引入色散。