与光纤阵列耦合的微透镜阵列设计与损耗分析

设计了2种不同冠高的圆形微透镜阵列,将平行光耦合进16路单模光纤阵列和多模光纤阵列。每种微透镜阵列均由16个直径为120pm的平凸微透镜排成一行组成,相邻微透镜间距为127μm。模拟其成像特性知,2种微透镜可以将平行光会聚成在其像平面直径分别为8．0μm和32．5μm的光斑。分析了微透镜与光纤存在横向、纵向和角向误差3种位置失配时的耦合损耗,并得出对耦合损耗影响最大的因素是角向误差,由此得出：在微透镜与光纤耦合对准过程中,要注意减小角向误差。     

大功率半导体激光器阵列光束光纤耦合研究

从半导体激光器的光参数积出发，给出了一种集光束准直、整形、聚焦及耦合的高功率半导体激光器阵列光束的光纤耦合方法。推导出了正交的两组准直微透镜阵列的面形公式；计算了准直光束的准直精度和聚焦光学系统参数。作为例子，给出一个光纤芯径为800μm，数值孔径0．37的光纤耦合高功率半导体激光器实验结果．其耦合效率大于53％。     

微透镜提高光纤耦合效率

据我国台湾研究人员报道，把单模光纤的耦合端制成微透镜结构可以提高光纤与激光二极管的耦合效率。实验中，耦合端具有非对称椭圆锥微透镜（AECSM）的光纤与激光二极管（纵横比为5）的耦合效率最高达85％。而且他们制作AECSM结构的技术只需一步即可完成，可重复性好。     

用于激光到光纤最佳耦合的二元光学微透镜

采用位相平衡设计法设计了用于激光到光纤最佳耦合的二元光学微透镜，把二元光学微透镜看成是一种沿径向分布的特殊周期性位相结构，并用叠加积分法作了衍射分析，结果表明在不考虑光纤端面反射损耗的情况下，当用多模光纤接收时，设计的二元微透镜能使１００％的入射激光耦合至多模光纤，在光纤中激起的基模比例为９９．６０％；当用单模光纤接收时，设计的二元微透镜能使９９．９５％的入射激光耦合至单模光纤     

CCD图像传感器的微透镜阵列设计与实验研究

为了最大程度地改善CCD图像传感器的填充因子,进行了用于与CCD集成的微透镜阵列的光学优化设计,并与实验结果进行了对比。测试结果表明,所设计的透镜阵列使CCD的填充因子提高2.9倍,相对光谱响应增加了0.2。所设计的透镜对于改善CCD入射信号光的光强分布、提高光利用效率,从而提高CCD的光电性能有显著效果。     

用于均匀照明的单片微透镜阵列面形设计

针对半导体光源不易均匀散射到一定的角度范围或均匀照射到确定平面上的问题,本文利用非成像光学方法设计了一种基于微透镜阵列的均匀散射透镜。该散射透镜由相同面元的微透镜周期性密排而成,微透镜单元为单曲面,根据不同应用,曲面面形可设计成不同的非球面形式。介绍了凸形、前曲面单片微透镜阵列的设计方法,并结合一些应用举例显示了该设计方法的可行性。最后讨论了凹凸面形、前后曲面微透镜阵列各自的应用场合及优缺点。     

基于不同微透镜阵列参数的集成成像微图像阵列生成方法

提出一种基于不同微透镜阵列参数的集成成像微图像阵列生成方法。在该方法的拍摄过程中,首先通过微透镜阵列1拍摄三维场景获得微图像阵列1,再通过一个包括虚拟显示和虚拟拍摄两个步骤的像素映射算法,生成与微图像阵列1参数不同的微图像阵列2。在显示过程中使用的微透镜阵列2与拍摄时的微透镜阵列1具有不同的参数,微图像阵列2通过微透镜阵列2重建出全真的3D图像,重建的3D图像没有图像缩放和畸变。同时本文还推导了微图像阵列1、2和微透镜阵列1、2各参数应满足的数学关系。实验结果验证了理论推导的正确性。     

一种微透镜阵列的研制

介绍一种利用表面张力的作用、以光纤作材料、用分离的自聚焦透镜制作微透镜阵型的方法，这种方法具有制作工艺简单、无须昂贵设备等优点，用此方法实际制作了具有良好连续面型的微透镜阵列，并对制作的微透镜阵列进行了测试，效果较好。     

基于不同微透镜阵列参数的集成成像微图像

提出一种基于不同微透镜阵列参数的集成成像微图像阵列生成方法。在该方法的拍摄过程中, 首先通过微透镜阵列1拍摄三维场景获得微图像阵列1, 再通过一个包括虚拟显示和虚拟拍摄两个步骤的像素映射算法, 生成与微图像阵列1参数不同的微图像阵列2。在显示过程中使用的微透镜阵列2与拍摄时的微透镜阵列1具有不同的参数, 微图像阵列2通过微透镜阵列2重建出全真的3D图像, 重建的3D图像没有图像缩放和畸变。同时本文还推导了微图像阵列1、2和微透镜阵列1、2各参数应满足的数学关系。实验结果验证了理论推导的正确性。     

基于微透镜阵列的大面积LED阵列光源匀化方法

LED阵列光源凭借其高亮度、长寿命及节能环保等独特优点广泛应用于医学、微纳加工、光学成像等领域，但其匀化系统存在光线准直难、可实现的照明光斑面积小等问题，难以在需要均匀照明的光学领域当中得到广泛应用。针对这一问题，提出了一种基于微透镜阵列的大面积LED阵列光源匀化方法。首先通过矩阵光学及近轴光学理论进行理论分析，然后利用lighttools软件进行系统设计及仿真实验，最终在像面上实现了大面积的均匀光斑。相较于以往最多可实现50 mm×50 mm的匀化光斑，该匀化系统可做到104 mm×104 mm、均匀度为87.375%的大面积规则的均匀光斑，该方法对医学、红外夜视、投影显示、航空照明领域等需要大面积均匀照明的系统有着重要意义。     

面向SOI波导-单模光纤耦合的硅微透镜设计

硅光集成的优势在高速光电子领域不断凸显,被广泛应用于各种通信场景中。在硅基集成技术发展过程中,其面临的一个典型技术难点是硅波导与单模光纤的耦合。本文设计了波导边缘集成的硅微透镜结构,经BPM法(Beam Propagation Method)计算验证该结构可实现3μm厚SOI波导与纤芯直径86μm单模光纤90的近场耦合效率,具备高集成度、高耦合效率、多场景适用等优点。     

液晶微透镜阵列研究进展

液晶微透镜阵列是基于微透镜光子技术和液晶技术而发展起来的学科交叉研究领域。就液晶微透镜阵列的工作原理、主要设计方法及其研究进展进行了论述,并对微透镜阵列的发展趋势及尚待解决的问题进行了总结。     

半导体增益芯片与微透镜光纤耦合效率研究

光纤光栅外腔半导体激光器一般采用波导-光纤的直接耦合方式,光纤与增益芯片的耦合效率对光纤光栅外腔半导体激光器性能影响较大.为了讨论在采用不同类型光纤微透镜时对准误差对耦合效率的影响,寻找最佳微透镜类型,指导器件的设计和装配,分析了锥形和半球形光纤透镜的光线最大接收半角,利用ZEMAX软件进行模拟仿真,得到了两种光纤微透镜分别在位置误差和角度误差下的耦合效率曲线图.结果表明,锥形光纤透镜耦合效果更好,更适合应用于光纤光栅外腔半导体激光器.     

高功率阵列半导体激光器的光纤耦合输出

采用柱透镜对10单元阵列半导体激光器的输出光束进行了有效收集和预准直及多模光纤之间的耦合实验。激光器采用808nm波长、150μm条宽的发射单元,周期为1000μm,与200μm芯径平端光纤阵列的耦合效率高达75％,光纤输出功率7．5W,分析了影响耦合效率的主要因素。     

基于楔形微透镜补偿半导体激光阵列指向偏差

针对半导体激光阵列的发光单元指向性偏差导致快轴光束质量显著劣化的现象,研究了发光单元指向性偏差对快轴光束质量的影响,提出了一种利用微光学元件补偿发光单元指向性偏差的方法,设计了一种楔形微透镜阵列,可实现单个bar条的光束耦合进芯径200μm、NA=02的光纤。模拟计算结果表明,楔形微透镜阵列的补偿作用可使半导体激光阵列快轴方向的光参数积由6424mm·mrad下降到5814mm·mrad,光纤耦合效率达到956,相比补偿前提高了104。为降低工艺难度,采用分类补偿的方法,模拟光纤耦合效率达到915。考虑到工业应用,采用由三片楔形透镜组成的透镜组对分类后的发光单元光束分别进行补偿,测量得到的光纤耦合效率为904,比补偿光束指向性之前的耦合效率提高了约7。     

微透镜阵列和自由空间光互连

日本的RWC、欧洲的ESPITⅢ等，以计算机的高速化，并行化为目标的光互连应用研究正在积极进行中。光互连方式的研究也因通道数量而在波导型光互连和自由空间光互连方面分别进行。要想利用自由空间光互连进行大规模光交换和光运算的研究也很多。本文主要讨论实现自由空间光互连所需要的光学器件技术和集成组装技术。     

高斯波束与光纤间的微透镜耦合分析

本文讨论了半导体激光器与带有微透镜的光纤之间的耦合的理论计算.适当增减反射膜,本文讨论的理想非对称微透镜可以收集激光器辐射功率的大部分.如果激光器的波束是圆对称的,则相应设计的理想对称微透镜理论上可以收集100%的激光辐射能量.理想非对称微透镜的关键特征是,在任一个沿轴向的纵截面上,它都有一个双曲线形状.微透镜直接与光纤相联.     

硅微透镜阵列

采用融熔法制备球冠形的光致抗蚀剂掩膜，用离子束刻蚀实现球冠形向硅片上转和多，有效地在较低衬底温度下（低于２００℃）制备出了硅微透镜阵列，通过扫描电子显微镜（ＳＥＭ）和表面探针实验证实了微透镜为球冠形。     

微透镜阵列

工程师们要使光学仪器缩小体积,在他们的设计中越来越对最小的物件感兴趣,当需要透镜时将面临许多选择.最近,人们喜欢用一种被称为微透镜阵列的微小透镜的集合,它适于完成诸如精细调谐激光束和提高成像质量等各种任务.