zemax自聚焦透鏡設計(編輯修改稿)
2024-08-31 22:53 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 信系統(tǒng)備受人們青睞，一類是長途干線光纖通信系統(tǒng)；另一類是局域網(wǎng)和用戶回路光纖通信系統(tǒng)。在光纖局域網(wǎng)和用戶回路通信系統(tǒng)中，需要用到大量的光無源及有源器件，例如：光耦合器、波分復用器、光開關和光收發(fā)器件等等。這些器件無一例外使用了自聚焦透鏡。 自聚焦透鏡的特點 光線在空氣中傳播當遇到不同介質(zhì)時，由于介質(zhì)的折射率不同會改變其傳播方向。傳統(tǒng)的透鏡成像是通過控制透鏡表面的曲率，從而完成聚焦和成像功能的。自聚焦透鏡同普通透鏡的區(qū)別在于，自聚焦透鏡材料不僅能夠使沿徑向傳輸?shù)墓猱a(chǎn)生折射，而且其沿徑向逐漸減小的折射率分布，能夠?qū)崿F(xiàn)出射光線被平滑且連續(xù)的匯聚到一點[2]。 普通透鏡和自聚焦透鏡光路 自聚焦透鏡利用了梯度變折射率分布沿徑向逐漸減小的變化特征[3]，其折射率變化由公式1表述。 （1）公式（1）中：——表示自聚焦透鏡的中心折射率 ——表示自聚焦透鏡的直徑 ——表示自聚焦透鏡的折射率分布常數(shù) 自聚焦透鏡折射率分布曲線 自聚焦透鏡的主要參數(shù)截距P——在自聚焦透鏡中光束是沿正弦軌跡傳播，完成一個正弦波周期的長度即成為一個截距P。長度Z——自聚焦透鏡的長度為透鏡兩端面軸心間的距離。折射率分布常數(shù)——自聚焦透鏡的折射率沿徑向分布常數(shù)。在此可以是A或。數(shù)值孔徑——孔徑NA有兩種表示方式，如公式（2）所示。 （2）公式（2）中：——表示自聚焦透鏡的中心折射率 ——表示入射光所在介質(zhì)的折射率 ——表示入射光線的最大孔徑角 2 自聚焦透鏡的應用由于自聚焦透鏡具有端面聚焦及成像特性，以及圓柱狀的外形特點，因而可以應用在多種不同的微型光學系統(tǒng)中，自聚焦透鏡的主要功能有聚焦、準直和成像。 聚焦和準直穿透透鏡在聚焦時存在著結(jié)構(gòu)尺寸大，結(jié)構(gòu)復雜，聚焦光斑大，不能再端面聚焦的缺點（），但自聚焦透鏡在聚焦時克服了這些缺點。根據(jù)自聚焦透鏡的傳光原理，對于Z=1/4P截距的自聚焦透鏡，當從一端面輸入是一束平行光時，經(jīng)過自聚焦透鏡后光線匯聚在另一端面上，由球差理論可得自聚焦透鏡聚焦點光斑的尺寸公式為： （3）公式（3）中：
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