光通信用自聚焦透镜耦合损耗的研究

针对单模光纤与自聚焦透镜（GRIN）的耦合,基于光学矩阵和高斯光学耦合损耗的理论,建立了计算耦合损耗的数学模型。利用这一模型分析了单模光纤与GRIN耦合时透镜的长度、离轴偏差及角度偏差等因素对耦合损耗的影响,得到了相应的规律性曲线。这对于自聚焦透镜系统成像理论的进一步研究和光纤通信耦合设计具有重要的意义。     

激光二极管的自聚焦透镜耦合理论与设计

分析了自聚焦透镜对激光二极管(LD)远离透镜主轴的大发散角光束的耦合公式,利用光线追迹法得到了用自聚焦透镜耦合时自聚焦透镜各个参数对耦合结果的影响,从而得到了获得较小聚焦光斑时的自聚焦透镜的最佳参数及在测量面上的相对输出光强分布。为利用自聚焦透镜耦合大发散角的激光二极管光束提供了参考依据。     

双芯自聚焦透镜耦合分析

利用光线光学的原理，提出了求解双芯自聚焦透镜耦合损耗的数学模型，利用该模型得出了自聚焦透镜耦合损耗与双芯间距的关系曲线。实际制作的双芯自聚焦透镜耦合系统，两路光纤到光纤的耦合损耗分别为０．７９ｄＢ和０．８５ｄＢ。     

半导体激光器的组合式光束耦合研究

运用自聚焦透镜列阵．实现了多个高功率半导体激光器的光束耦合。该光学耦合系统结构简单、造价低廉．耦合效率约为６０％。同时，还研究了自聚焦透镜的装校失调对多光束耦合焦斑尺寸的影响．为光学耦合系统的固化提供了可靠的依据。     

自聚焦透镜在传感应用中的研究进展

分析了自聚焦透镜的性能,并就自聚焦透镜在耦合系统,准直系统,成像系统,窥镜系统,测量系统和干涉系统等应用研究,最新动态及存在的问题进行了探讨,指出了自聚焦透镜上于自身的特点而将在光通讯技术,生命科学,测量科学和材料科学等领域中成为研究的热点和得到广泛的应用。     

自聚焦透镜装配误差对光信号耦合效率的影响

旋转连接器内信号传输过程中,自聚焦透镜装配误差将引起信号传输系统额外耦合损耗。通过自聚焦透镜和光电探测器耦合系统,研究、测试了自聚焦透镜装配引起的轴向距离、角度偏差和离轴偏差对信号传输系统耦合效率的影响。试验结果表明,为了保证自聚焦透镜与光电探测器之间的耦合效率达90%以上,轴向距离应控制在0～15mm内,离轴偏差应在±0.5mm,角度偏差在-2°～+2°。     

LD光束经自聚焦透镜变换后的特性研究

通过两种方法对二极管经过自聚焦透镜的光束变换规律进行了分析，利用计算机模拟了自聚焦透镜的输出端沿轴线任一点的光斑形状，从而给出了自聚焦透镜输出光束的特性，并讨论了它对二极管端面泵浦耦合光学系统效率的影响。     

改进的斑点法测量自聚焦透镜光学参数

改进的斑点法测量自聚焦透镜的主要参数是利用直径不同的近轴平行光束垂直入射到自聚焦透镜端面，在出射端面测量光束光斑大小之差，从而确定了自聚焦透镜的周期长度ｐ，焦距ｆ以及中心折射率ｎ０和分布常数Ａ。     

Sun-flower型渐变光子晶体自聚焦透镜

大多数渐变光子晶体渐变透镜都是以正方晶格或三角晶格排布为基础，并且多选择硅或二氧化硅等高折射率材料，研究的波段多为红外波段。随着可见光通信技术的发展，在可见光波段研究低折射率材料的自聚焦透镜变得很有意义。为了迎合这种需求，提出了Sun-flower型渐变光子晶体自聚焦透镜。首先，通过比较TE和TM两种偏振模式Sun-flower渐变光子晶体朗伯透镜在可见光波段的会聚强度，发现TM型的会聚效果远远优于TE型。然后，以TM型Sun-flower渐变光子晶体为基础设计圆柱形自聚焦平板透镜，通过光场传输的模拟计算给出平板透镜在可见光波段自聚焦的拍长，进一步优化平板透镜会聚光强设计透镜的层数，结果表明在层数为22时效果最佳。最后，讨论了列数的减少对平板透镜的影响，结果表明随着列数的减少光强减弱。这对于制作出高性能会聚效果、短焦距、小体积的光学集成器件有重要的指导意义。     

自聚焦透镜列阵调制传递函数的测量

介绍了白聚焦透镜列阵（SLA）成像的特点和制作自聚焦透镜列阵的主要考虑因素，分析了通过测量自聚焦透镜列阵调制传递函数（MTF）来评价其成像质量的可靠性。对调制传递函数的测量原理和方法进行了介绍，分析了用该函数评价自聚焦透镜列阵成像质量合理性的主要依据，从理论上给出了自聚焦透镜列阵的调制传递函数值随波长和空间频率变化的曲线图，并分析了测量值与理论值之间存在差距的影响因素。实验测得A和B两种类型的自聚焦透镜列阵当共轭距（TC）设计存红光波段时，其调制传递函数值分别为58．57％和60．78％，同时测得绿光波段为52．03％和56．34％，蓝光波段为49．94％和53．01％。实验结果显示，B型透镜列阵的成像质量要优于A型。     

自聚焦透镜列阵象平面上的辐照度与曝光量

本文分析了单位放大率成象条件下自聚焦透镜及其列阵在朗伯光源照射时，象面上的辐照度与曝光特性。自聚焦透镜的长度对辐照度和曝光量的大小与起伏有密切联系。讨论涉及单根自聚焦透镜和一列、两列透镜列阵。选择适当的透镜长度，可兼顾辐照度与曝光量的大小与起伏，从而获得较满意的象质。由自聚焦透镜列阵的曝光量要求可确定复印设备中使用的光源强度和扫描速度。本文对单根、一列、二列自聚焦透镜列阵的辐照度作了实验测量，所得结果与理论分析较好地符合。     

非线性外自聚焦透镜的几何光学特征

利用高斯光束在非线性介质中传布的稳态自聚焦理论以及高斯光束在线性介质中传布的ABCD 定律,计算了非线性外自聚焦透镜的焦距和束腰宽度。给出了焦距与束腰宽度同入射激光功率的依赖关系。对于研究非线性外自聚焦透镜的几何光学特征以及非线性光学器件的设计提供了更为普适的理论依据。     

空间光-光纤阵列耦合自动对准实验研究

为了使空间光-光纤耦合结构具有一定的抗抖动能力,采用自聚焦透镜和多模光纤耦合阵列结构结合模拟退火算法对光纤阵列实行2维控制,自动搜寻空间光-光纤耦合最佳视轴对准姿态。对光纤阵列和模拟退火算法进行了理论分析实验验证,取得了耦合效率变化的相关数据。结果表明,通过模拟退火算法可以实现空间光-光纤视轴对准,且光斑中心在耦合端面中心抖动小于2.5mm时,耦合功率波动小于35%,满足无线激光通信系统的要求。     

方形自聚焦透镜的折射率分布研究

为了获得方形自聚焦透镜的折射率分布,提出了一种求解其折射率分布的半经验方法。该方法利用圆形边界条件下获得的扩散方程的解去近似方形边界条件下扩散方程的解,该近似解中的4个待定系数用雅明干涉法测得的方形自聚焦透镜4个位置点上的折射率来确定。该方法避免了在方形边界条件下求解扩散方程的复杂过程,得到的半经验公式形式简单、计算方便,利用半经验公式计算得到的折射率与实验结果吻合得较好,二者之间的最大相对误差为0.94%,平均相对误差不超过0.3%。该公式为以后研究方形自聚焦透镜阵列成像问题提供了可供参考的理论依据。     

单管LD泵浦的高效紧凑连续绿光激光器

结合Nd：YVO4的偏振吸收和LD（激光二极管）的偏振性,设计了高效的自聚焦透镜耦合系统、利用激光晶体和倍频晶体构成激光谐振腔、KTP晶体的II类相位匹配,计算并分析了在存在热透镜情况下平-平固体激光腔的特性,研制出高效紧凑结构的全固态绿光激光器。激光器利用TEC精确控制激光晶体和KTP晶体的温度,当泵浦功率为4.8 W时,532nm输出功率为1.4 W,光-光转换效率达到30%,24小时不稳定性±2%。     

渐变折射率多模光纤中的多模干涉应用研究

论述了SMS(单模-多模-单模)光纤结构的多模干涉基本理论,利用FD-BPM(有限差分光束传播法)对渐变折射率多模光纤和阶跃折射率多模光纤进行数值模拟,将自聚焦位置、激发模式等特征进行对比,给出渐变折射率多模光纤的优点。利用自聚焦效应,对渐变折射率多模光纤的聚焦和发散作用进行了理论分析,以较短的长度充当透镜的功能,并总结了现阶段的主要应用。     

自聚焦对发散纤维光学特征的影响

本文对发散纤维透镜的光学特征进行了分析。根据稳态自聚焦理论以及ABCD定律,导出了这种透镜束宽参数、焦距以及光斑大小等公式。讨论了自聚焦的影响,得到了一些重要的结果。     

非线性变折射率纤维透镜理论

本文对非线性变折射率纤维透镜进行了分析,利用高斯光束在非线性变折射率纤维中传播的稳态自聚焦理论以及在线性介质中传播的ABCD定律,导出了计算这种透镜的焦距及束腰半径的解析表达式。