轴向梯度折射率材料用于激光束聚焦镜设计

研究了轴向梯度折射率透镜的设计方法,总结了轴向梯度折射率镜头的像差理论,简述它在光学设计软件中的使用。最后把轴向梯度折射率材料用于激光束的聚焦设计。对扩束后φ12mm,波长1．06μm的激光束,分别设计了单片的普通球面透镜、单片非球面透镜和单片轴向梯度折射率透镜对其进行聚焦。从设计结果来看,轴向梯度折射率透镜像差接近衍射极限,明显好于其他两种透镜。在理想焦点上,三种透镜聚焦的RMS分别为191.75μm,17.69μm和2.42μm。     

轴向梯度折射率材料在光学透镜中的应用

过去4年中，大尺寸轴向梯度折射率（AGRIN）透镜材料已从一种具有内部光弯曲特性的新奇珍品演变成能做成具有λ／50均方很透射的f／2．5球面单透镜的商品化成像材料。由原始的漫射玻璃过渡到经周密策划和很好定量化制作普通尺寸透镜的过程需有材料科学、光学设计技术、计量术、理论和销售方面的综合组合。大尺寸AGRIN透镜材料现在已能买到，设计软件已做成很有效的光学设计码。然而，这种材料的广泛使用还有待努力。设计人员必须解决与其使用有关的实际问题以及解决竞争性技术（主要是普通透镜和非球面透镜）之间的选择。均匀性透镜材料…     

基于电场操控面形的非球面复合透镜制作

介绍了一种制作非球面复合透镜的新方法.根据电场作用改变液滴透镜面形的原理,利用SU-8光固胶直接在双凹透镜表面制作液滴复合透镜,以电场作用操控液滴复合透镜的面形得到非球面,并实时检测其面形和焦斑图像,在检测到较好的透镜面形和聚焦状态时,用紫外光固化得到低像差的非球面复合透镜.研制了基于电场操控面形的非球面复合透镜制作实验平台,实验检测并讨论了复合透镜在电场中的变形,计算了其主曲率和焦距的变化规律.与原有的平凸非球面液滴透镜相比,此透镜具有更长的焦距和更大的变焦范围,并能保持低像差,改进了基于电场操控面形的非球面透镜制作技术,拓宽了非球面液滴透镜的应用范围.     

用于小型传感器的非球面透镜的最佳化设计

本文所阐述的大数值孔径,小型传感器非球面透镜的最佳化设计方法与采用普通软件包的设计方法不同。此大数值孔径非球面透镜的最佳化结果是在最小发射角和无球差严格约束条件下解微分方程获得的。确定的最佳化镜头具有最小的能量损失和最小的发射角,并仅与塑料或玻璃材料的折射率有关。由于制造具有两个非球表面的透镜模件很复杂,所以采用简化的最佳化设计方法,可放松对公差的要求。特别是塑料光学元件与光电子器件集成时,更有利。     

AGRIN透镜步入实用

ＡＧＲＩＮ透镜步入实用轴向梯度折射率（ＡＧＡＩＮ）透镜技术向光学设计人员提供了一种简化光学系统设计。扩大系统性能的新方法。ＡＧＲＪＮＡ镜通过精确和反复校正透镜材料的球面象差，可获得比非球面透镜及双片透镜更好的光学性能。这类透镜特别适用于激光系统，可获...     

电控梯度折射率液晶透镜研究进展

梯度折射率液晶透镜是一种可通过调控电场来改变其空间有效折射率分布来实现变焦的光学透镜.由于它具有焦距自由可调、结构紧凑、稳定性良好等优点,在光学透镜领域受到了广泛的关注.本文介绍了电控梯度折射率液晶透镜的基本工作原理,描述了 4种电极类型的梯度折射率液晶透镜:边缘电场驱动的液晶透镜、离散多电极型液晶透镜、高阻层电极型液...     

光学软件有惊人变化

透镜设计软件的技术发展曾一度为运行于昂贵而很慢（按现在观点）的大型主（计算）机上的昂贵而用户不友好的大型程序所决定。在经典设计技术中，透镜设计几乎无例外是专业（或经过普通培训）人员的领地。此时大量光学系统都是旋转对称的，并且是成像相机型透镜的反射镜系统。现在，即便是“透镜设计”这个术语已发生变化而让位于更一般的“光学设计”概念，系统很可能是旋转对称的，也可能不对称。现代设计人员使用各种设计元件，如梯度折射率透镜、衍射光学元件、无规非球面、非旋转对称表面、子面镜、透镜列阵和漫射器等等。三组一体和双…     

硅基非球面柱面微透镜阵列制备方法

非球面柱面微透镜是一种重要的微光学元件,具有激光准直、聚焦、匀化等功能,在激光通信、光纤传感、激光雷达测距、激光泵浦等系统中具有广泛的应用。为了减小光电系统的体积、提升光纤性能,增大透镜数值孔径是一种常用的解决方案。提出采用折射率更大的硅作为低折射率石英基底的替代材料,使得微透镜在相同体积下数值孔径大幅提升,同时可以降低加工量从而提升制备效率。针对传统石英微透镜的制备方法不再适用硅基微透镜的问题,提出基于掩模移动曝光方法制备光刻胶非球面图案,使用多次涂胶和循环曝光方法,分别解决厚胶涂覆均匀性差及曝光掩模痕迹明显等问题,最终利用等离子体刻蚀技术进行图案转移传递,从而实现微透镜的制备。以数值孔径2.9的硅基非球面柱面透镜阵列为例开展实际制备工艺实验,所制备的微透镜列阵面型精度PV为0.766 μm,表面粗糙度Ra为3.4 nm,表面光洁与设计值符合较好,验证了制备方法的可行性。该方法有望促进非球面柱面微透镜列阵在紧凑化红外光电系统中的大规模应用。     

专利

本专利提出一种梯度折射率的相机镜头.此透镜是径向梯度折射率弯月式透镜.这种透镜校正了轴向和横向色差及单色色差.(美国专利号:5414560)     

基于梯度折射率透镜的850 nm光互连模块的研究

设计了波长为850 nm的4×4阵列光互连模块,利用ZEMAX软件对使用双柱面透镜和梯度折射率透镜的系统光路进行了模拟计算,通过比较,设计最终采用了对准容差更大的850 nm梯度折射率透镜.利用1×4的梯度折射率透镜阵列将1×4的850 nm垂直腔表面发射激光器(VCSEL)阵列和2×4的Si探测器阵列连接起来,经对准后组装成了1×4的线列光互连模块,模块的信号电流/串扰电流比大于0.53×105.     

抛物型发散梯度折射率纤维透镜的光线传播和近轴成像特性

本文从光线方程出发,讨论一种抛物型发散梯度折射率纤维透镜的光线传播和近轴成像特性,导出光线在纤维透镜中传播轨迹的解析解,并给出纤维透镜的等效焦距、主平面和焦平面位置的计算公式,以及近轴成像公式。     

可调偶次非球面液体透镜和变焦距光学系统的仿真研究

本文提出了一种结合电润湿效应和静电力共同作用的可调偶次非球面液体透镜，利用Comsol Multiphysics软件对非球面液体透镜进行仿真研究，四圆环电极产生的静电力可以灵活地调整液体透镜的面型。利用该液体透镜设计了变焦光学系统，采用Zemax软件获得优化校正像差的非球面方程。作为可调偶次非球面液体透镜的目标面型，调整电润湿电极和四圆环电极上的电压，仿真得到的非球面与目标非球面间的光程均方根误差小于λ14，满足Marechal判据。在26～30 mm焦距范围内，与环形电极电压为0 V的液体透镜系统相比，环形电极施加调节电压的可调偶次非球面液体透镜变焦距系统有良好的成像效果。     

非球面液滴微透镜的轮廓测量方法

对液滴透镜面形的精确测量是用液滴法制作非球面液滴透镜的关键问题之一。提出了一种基于数字图像处理的测量非球面液滴微透镜轮廓的方法,利用光学成像系统将非球面液滴透镜的轮廓成像在CCD接收面上,通过图像采集卡读入计算机,并经图像处理得出透镜面形表达式,以便研究液滴微透镜在不同电场强度下轮廓的变化规律。图像处理的主要步骤包括：对特定区域采取平滑预处理,去除噪声;利用阈值法将灰度图二值化;对二值化后的图像进行轮廓检测;提出了一种简单有效的方法矫正图像的水平偏转;对矫正过后的液滴轮廓的数据进行多项式拟合,分析液滴透镜在不同电压下的各个拟合参数的变化。实验证明：这种方法用于测量非球面液滴微透镜简单、有效,解决了非球面微透镜制作过程中的液滴轮廓的实时测量问题,有助于低像差非球面液滴微透镜的研制。     

等折射率面为旋转抛物面的梯度折射率纤维透镜的成像特性

本文研究一种等折射率面为旋转抛物面的梯度折射率纤维的光线传播和近轴成像特性。从光线方程出发,得到光线轨迹的严格解析解,并由此导出纤维透镜的等效焦距、主面、焦面位置计算公式,以及高斯成像公式。     

廉价快速压制非球面透镜

廉价快速压制非球面透镜色差、慧差、象散、桶形和枕形失真等图象缺陷是球面透镜不可避免的后果。过去，设计人员用一系列有象差的球面透镜进行互相抵消。除色差之外的所有缺陷都可用非球面避免。虽然非球面光学系统的设计已为现代计算方法大为简化，但非球面制造并不容易...     

Maxwell鱼眼微球透镜在光纤系统中的耦合效率极限

本文用梯度折射率介质的光线理论分析了Ｍａｘｗｅｌｌ鱼眼微球透镜光学耦合系统的耦合效率，得到了单、双透镜耦合系统耦合效率极限的计算公式。严格的数值计算表明，Ｍａｘｗｅｌｌ鱼眼微球透镜耦合系统的耦合效率远高于普通的均匀介质球光学耦合系统。     

Maxwell鱼眼微球透镜在光纤系统中的耦合效率极限

本文用梯度折射率（ＧＲＩＮ）介质的光线理论分析了Ｍａｘｗｅｌｌ鱼眼微球透镜光学耦合系统的耦合效率，得到了单、双透镜耦合系统耦合效率极限的计算公式。严格的数值计算表明，Ｍａｘｗｅｌｌ鱼眼微球透镜耦合系统的耦合效率远高于普通的均匀介质球光学耦合系统。     

锥形发散梯度折射率纤维透镜的成像特性

从光线方程出发,讨论一种圆锥形发散梯度折射率纤维透镜的成像特性.导出在纤维中光线轨迹的解析解,并给出透镜的等效焦距、主平面位置、成像公式及纤维的有效长度计算结果.     

球面端面抛物型发散GRIN透镜的光束光学理论

本文基于高斯光束传播理论,研究高斯光束经端面为球面的抛物型发散梯度折射率纤维透镜的变换特性,结果可用于梯度折射率激光束变换元件的设计。     

非线性锥形梯度折射率透镜的光学特征

本文对非线性锥形梯度折射率透镜进行了分析,根据稳态自聚焦理论以及ABCD定律,导出了高斯光束通过这种透镜光斑尺寸及其位置的公式。讨论了几种特殊的情况,得到了一些重要的结果。