GRIN透镜对SDOCT系统中成像质量的影响分析

搭建基于光谱光学相干层析术(SDOCT,spectral domain optical coherence tomography)的内窥成像系统,分析SDOCT的理论分辨率和探测深度。根据近轴子午光线方程,利用矩阵法分析自聚焦GRIN(gradient index)透镜成像原理,设计适用于SDOCT扫描探头的GRIN透镜,聚焦距离为10mm,透镜长度为5.31mm,直径为1.8mm。通过光学传递函数(MTF)对比GRIN透镜和传统球面透镜对成像质量的影响。利用内窥成像系统对洋葱内外表皮样品进行成像,获得3.2mm×0.7mm的层析图像。实验结果表明,利用GRIN透镜聚焦光束时,SDOCT系统的横向分辨率可达8μm,成像质量得到提高。     

自聚焦光纤及列阵成象特性和应用

自聚焦光纤(Selfoc)是一种特殊光纤,其径向折射率分布呈光滑的抛物曲线,又称为GRIN(graded index)。目前主要用做成象微透镜和聚焦耦合用,是纤维光学的重要组成部份。自聚焦透镜列阵(SLA)是由自聚焦光纤严格排列而成,以二列为主。复印     

用GRIN透镜斐索干涉仪检测光纤端面的质量

采用梯度折射率 (GRIN)透镜干涉仪 ,对用加热、切割和研磨三种方法获得的平面光纤端面进行质量检测 ,得到反映端面不同平整度的干涉图样。实验结果表明 ,GRIN透镜干涉仪结构简单 ,操作方便 ,可作为定性和定量检测光纤端面质量的一种新工具。     

多高斯关联扭曲光束在GRIN光纤中的轨道角动量演化

轨道角动量(orbital angular momentum, OAM)的引入丰富了光通信领域内的调制维度,为寻找更高效快捷的通信方式提供了新思路,相较于传统携带涡旋相位的涡旋光束,部分相干扭曲光束携带的OAM性质更为复杂。本文针对椭圆多高斯关联扭曲光束在梯度折射率(gradient-index, GRIN)光纤中的OAM传输,基于GRIN光纤的ABCD光学传输矩阵,着重分析了多高斯关联扭曲光束在GRIN光纤传输的OAM的传输演化特性。研究结果表明,光束的光强、OAM通量密度以及归一化OAM通量密度在光纤传输过程中均呈现周期性变化,通过对关联结构以及扭曲因子的调控不仅可以改变光束OAM通量密度的分布,还可以调控单光子携带OAM的大小。本文的研究有助于丰富扭曲部分相干光束在GRIN光纤中传输的理论结果,在光纤通信中具有潜在的应用前景。     

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。     

微型GRIN透镜

美国Corning公司的新型银基QuantumFo cus型 1mm梯度折射率 (GRIN)透镜比典型的1 8mmGRIN透镜还要小。这种透镜具有低色散、插入损耗 <0 .2dB和回程损耗 >60dB等性能。 1 /e2 的光束直径为 2 4 0 μm ,长度为 3 2 3mm ,其梯度折射率系数为 0 49mm- 1 。微型GRIN透镜     

GRIN光纤传输特性及其在透镜光纤耦合系统中的应用研究

论述了GRIN光纤传输特性与自聚焦原理,分析了LD与光纤的耦合特性,介绍了微透镜光纤的结构、高效耦合原理与加工工艺以及技术指标.提出采用GRIN与普通光纤级联,进一步提高耦合效率和失调容差的新思路.     

新型小型化Grin Lens的设计开发

1 引言 梯度变折射率透镜(Grin Lens)又称自聚焦透镜,是指折射率分布沿一定方向渐变的光学透镜,光纤通信中常用的是圆柱形径向梯度变折射率透镜.它的研制成功不仅促进了变折射率光学理论的迅猛发展,而且因其具有体积小、易与光纤对接耦合、光纤通信中插入损耗小等优点,基于其制作的多种微小光学器件在远距离光纤通信、信息传感和成像学等领域中得到了广泛的应用.     

梯度折射率光纤探针的光学特征参数

解析梯度折射率(GRIN)光纤探针的光学特征参数,用于光学相干层析技术(OCT)探头超小型化的研究。在概述由单模光纤、无芯光纤和GRIN光纤镜头构成的GRIN光纤探针模型的基础上,定义GRIN光纤探针的工作距离和聚焦光斑尺寸等光学特征参数,并用高斯光束复参数矩阵变换的方法推导探针光学特征参数的数学表达式,提出了探针光学特征参数的验证方法。结果显示,当无芯光纤和GRIN光纤镜头长度分别为0.48mm和0.17mm时,理论计算的工作距离和聚焦光斑尺寸分别为1.05mm和28.2μm;实验测得的工作距离和聚焦光斑尺寸分别为1.0mm和28μm。理论计算与实测结果吻合,验证了GRIN光纤探针光学特征参数及其解析方法的有效性。     

高斯光束通过非线性梯度折射率透镜的传输特性

基于无像差自聚焦理论,使用ABCD定律导出了高斯光束在非线性梯度折射率介质中的解析传输公式。采用矩阵光学方法研究了高斯光束通过非线性梯度折射率透镜的传输特性。结果表明,介质的非线性性和非均匀性、激光功率及入射光束参数影响其传输特性。     

逆抛物型梯度折射率元件的一阶设计与应用

本文从几何光学和光束光学出发,采用ABCD矩阵方法系统地论述了逆抛物型梯度折射率棒透镜用作微小成象器件及激光束变换元件(如激光准直、聚焦、激光-光纤耦合物镜)的一阶设计理论。     

梯度折射率成象光纤光学特性与光纤长度的关系

梯度折射率(GRIN)成象光纤的光学特性与光纤长度的关系是光纤应用中一个重要问题。本文从理治与测量方面说明光纤长度与光纤光学特性如:物象距,最大半视场角、最大场高、有效数值孔径、照度分布以及MTF的关系。     

全息校正GRIN透镜像差

梯度折射率(GRIN)透镜的像差会导致像面弥散斑增大从而降低透镜的聚焦性能。基于激光全息成像理论,利用全息技术来校正GRIN透镜的像差,从而改善其聚焦性能。通过对GRIN透镜全息校正系统的仿真,计算了全息记录时通过GRIN透镜的物光波在全息图上的相位分布,得到其波像差为0.34λ;分析了全息再现时全息干版的轴向位移对像面弥散斑成像质量的影响,提出一种通过引入轴上点像差平衡轴外点像差的方法并进一步提高了聚焦性能。结果表明:应用该方法在1.5°视场内,弥散斑均方根半径值由14.1μm减小到7.2μm。在3°全视场内,弥散斑均方根半径值均在衍射极限范围内,能够满足GRIN透镜在重叠复眼成像系统中的聚焦要求。     

GRIN棒透镜的损耗与透镜平行度和垂直度的关系

一、引言本文不是从GRIN棒透镜的材料本身的物理化学性能上来分析自聚焦透镜的损耗,而着重于分析自聚焦透镜的损耗与其光学工艺指标的关系。随着光通信技术的发展,自聚焦透镜在微型光学的各种无源器件中的应用越来越广,其地位已达到了相当的水平。这样,对自聚焦透镜的各种参数将如何认识,它们与损耗之间的关系如何,已成     

锥形发散梯度折射率纤维透镜的高斯光束变换特性

本文根据矩阵光学理论和ABCD定律,导出了高斯光束经锥形发散梯度折射率纤维透镜变换的束腰共轭成像公式在。|l_o—l_f|>>Z_0的球面波近似条件下,本文结果化为几何光学成像公式。     

梯度折射率光纤透镜的薄透镜等效分析

从等效薄透镜的角度对热扩束（TEC）光纤＋无芯光纤＋梯度折射率（GRlN）光纤透镜进行了细致的理论分析，其中TEC光纤调整输入高斯光束的束腰半径，无芯光纤控制束腰和薄透镜间的距离，GRIN光纤两主面之间部分等效为薄透镜，其焦距由光纤的折射率分布参数g决定。推导了出射高斯光束的束腰半径和工作距离的解析表达式，进而对该光纤透镜做了数值模拟，讨论了无芯光纤和GRIN多模光纤的长度对光纤透镜参数的影响。当GRIN光纤透镜用作准直器使用时，其最大束腰直径可达到80／1m，可将单模光纤的远场发散角压缩8倍；用于MEMS器件时，最大工作距离可达到3mm。     

光子带隙光纤准直器回波损耗研究

研究了一种光子带隙光纤准直器。为了降低回波对光源的干扰,通常光纤准直器的回波损耗不应低于60 dB。由于带隙光纤端面没有反射,因此满足这一条件的带隙光纤准直器GRIN透镜入射面的倾斜角与普通光纤准直器不同。从高斯光束通过光学系统的一般模型出发,利用矩阵光学和高斯光束耦合理论,推导了光线传输矩阵。结合实际应用中光纤及GRIN透镜的参数,仿真分析了尾纤与GRIN透镜之间的间距及GRIN透镜的参数对准直器回波损耗的影响。结果表明,镀有增透膜时,当光子带隙光纤准直器的GRIN透镜入射面倾角等于3时,回波损耗大于60 dB。研究结果对进行光子带隙光纤准直器的设计具有指导意义。     

基于径向梯度折射率透镜的消色差光学系统的设计

提出了一种基于径向梯度折射率(gradient index, GRIN)的消色差透镜,有效抑制了光学系统的色差效应。首先,利用径向GRIN透镜较低的球差和像差以及更优良的聚焦成像、更高的光学耦合效率的优势,实现了径向GRIN透镜的消色差光学系统的设计,消除了高阶像差。其次,通过对ZEMAX操作数POWR和SPHA的控制,分别对光学系统的光焦度和球差进行了优化设计。最后,推导并建立了径向GRIN透镜消色差光学系统的光焦度和色散模型,进行了径向GRIN透镜与常规胶合透镜的消色差效果对比实验。实验结果表明,径向GRIN透镜可以实现在波长范围486—656 nm良好的消色差功能,且消色差效果明显优于常规胶合透镜。径向GRIN透镜的弥散斑在艾里斑内,镜头聚焦情况良好,像差基本矫正且达到衍射极限,符合消色差透镜的良好成像要求。     

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。     

自聚焦透镜光纤软线及其在光纤无源器件中的应用

本文分析了光纤无源器件中使用的自聚焦透镜产生耦合损耗的原因,并提出了解决办法。文中还介绍了采用光学对中法将光纤与自聚焦透镜耦合成自聚焦透镜光纤软线的制作过程及其应用。