GRIN聚合物微球用作平行光束至光纤的耦合器的耦合性能研究

梯度折射率微球透镜是一类具有极简单几何形状的新型光学器件,主要依靠介质内特殊的非均匀折射率分布实现其各种光学功能。本文对用各种不同参数的GRIN微球透镜以及均匀球的耦合性能进行了系统的理论分析,证明用GRIN微球透镜耦合性能比均匀球更优越。     

MAXWELL鱼眼微球透镜准直性能的研究

球对称梯度折射率(Gradientrefractiveindex,GRIN)微球透镜具有体积小、光路短、外形易加工、使用易调整,且无螺旋光线、像差小等优越光学性能[1],在微型光学系统和集成光学中具有诱人的应用前景。本文研究了MAXWELL鱼眼微球透镜对由光纤端部出射的发散光束的会聚作用。计算结果表明,若将该种透镜用于光纤耦合准直器,其准直效果将优于由均匀介质球构成的相应系统。     

GRIN球透镜的光学轨迹

研究了二次抛物线型的GRIN球透镜的光线轨迹方程式；得出其轨迹为椭圆曲线及一些重要结论。     

球对称GRIN微透镜制备及折射率分布测量

介绍悬浮扩散共聚法制备球对称聚合物GRIN(梯度折射率)微型透镜的过程,对所制样品折射率分布应用剪切干涉法进行了测量,测量精度较高,为进一步制作理想折射率分布的微球透镜提供了实验依据.结果表明,所制透镜已经具有较好的折射率梯度,接近抛物线型分布.对扩散过程作了定性分析,提出了改善悬浮扩散共聚条件的一些建议.     

小F数毫米波双曲透镜/扩展半球透镜成像特性分析

采用射线追迹结合Stratton-Chu矢量衍射分公式的方法分析计算了小F数双曲透镜和“倒置显微镜”的焦面成像特性,比较计算结果和实验数据发现,该方法是有效的。将2种透镜的焦面场功率分布和Airy斑分布进行对比,发现在双曲透镜后加上扩展半球透镜可以极大改善前者的成像性能,同时研究了双曲透镜的像场弯曲现象,分析了频率对像场弯曲的影响,还模拟了实际物体成像效果。     

静电六极球差矫正系统的理论计算

限制电子显微镜分辨本领的主要因素是电子透镜的球差，对一系列的六极系统进行了理论计算和分析，计算表明利用2个静电六极透镜和1个中间透镜的系统可以消除3级球差。     

高斯光束经球面透镜——圆锥透镜系统衍射后的光强分布

本文首次计算了由会聚球面透镜与圆锥透镜组成的激光环形聚焦光斑的光强分布、光能量集中分布以及离焦在由的衍射场分布，所得到的光场分布表达式。很适合于进行数值计算。     

双球面声学透镜优化设计

对双球面声学透镜在不同曲面形状参数条件下的声场进行数值计算，分析了透镜面形参数与声场分布特征的关系；根据在声场中尽可能长的范围内获得声束宽度较小、旁瓣水平适中的聚焦声束的要求，给出了双球面声透镜的优化面形参数。     

柱面透镜的干涉检验法

提出了一种检测柱面透镜的方法,它用溶液中柱面透镜的干涉条纹,精确计算出透镜的曲率半径,并由它得容易判断出透镜表面缺陷。     

Fθ,Fourier透镜畸变像差分析与计算方法的研究

本文分析了Fθ透镜和Fourier变换透镜畸变像差的特性;讨论了用常规成像光学系统像差计算程序准确计算这两类特殊透镜、特别是高精度Fθ透镜畸变像差的两种行之有效的方法,给出了有关的计算公式.     

一类梯度折射率微球透镜成像质量的评价

应用光线追迹的方法对一类用悬浮扩散共聚法制成的聚合物球对称梯度折射率微球透镜进行纵、横向球差的理论计算。结果表明:这类梯度折射率微球透镜成像的纵、横向球差较均匀介质球透镜大幅度降低,适合应用于集成光学和微小光学系统。进一步计算提示,若将这类梯度折射率微球透镜球心至表面折射率的差值提高到(理论预期的)0.04左右,成像质量将能得到更大的改善。     

波分复用器件自聚焦透镜耦合系统的优化设计

利用光纤矩阵方法和高斯光学的耦合损耗理论，对波分复用器件的自聚焦透镜耦合系统进行了分析，得出了一种优化设计耦合系统的分析和计算方法。结合计算结果的曲线，分析了耦合系统中透镜长度对耦合损耗的影响，提出了通过调整入射单模光纤与自聚集透镜粘接的角度来减小耦合损耗的新方法。     

指数型梯度折射率纤维透镜的高斯光学

本文根据光线轨迹方程,讨论一种等折射率面为指数型变化的梯度折射率纤维透镜的成象特性。导出透镜的等效焦距,主面、焦面位置以及高斯成象公式。     

梯度折射率球透镜的研制

根据菲克定律推导出梯度折射率球透镜的折射率分布函数,熔制了含Li 硅酸盐玻璃及采用槽沉法和Na /Li 离子交换法制备直径为0.3~3.0mm的梯度折射率球透镜,通过干涉法测得了梯度折射率球透镜的折射率分布曲线,研究结果表明:直径为1.6mm的梯度折射率球透镜折射率差为0.002,其折射率分布曲线与双曲正割曲线接近。     

适用于波分复用器的自聚焦棒透镜最佳长度的计算

在光线微分方程的基础上,我们建立了一个极精确的波分复用器损耗计算模型.这个模型考虑了自聚焦棒的色差和器件的串扰等细节.借助于光线追迹法和单纯形加速法,我们编制了波分复用器性能优化程序.由此,我们得到了一些新的结果,还导出了一个选择最佳棒长的通用公式.与采用四分之一波节长度相比,采用最佳棒长可显著降低波分复用器的损耗.     

光纤准直器结构研究与设计

从理论上对自聚焦透镜进行了分析，并论述了光在自聚焦透镜中的传播规律。进而提出了光纤准直器的设计结构，并通过实验验证，利用这种方法设计的光纤准直器具有低的插入损耗和高的回波损耗，能成功用于光环行器中。     

梯度折射率激光聚焦元件的一阶设计原理

本文研究了高斯激光束经球面端面的抛物型梯度折射率棒的聚焦特性,讨论了这种梯度折射率棒透镜用作激光束聚焦元件时的一阶设计原理。     

1/4节距自聚焦透镜与石英传象光纤组成的纤维窥镜的设计

1/4节距自聚焦透镜是石英传象光纤的理想物镜,它们可组成质量好、体积小、结构紧凑、易于安装的光纤窥镜系统.本文分析了1/4节距自聚焦透镜在石英传象光纤成象系统中的成象原理,讨论了系统的视场、景深以及透镜与光纤的数值孔径的匹配等问题,得出了相应的数学公式,可供系统设计参考,以获得光纤传输的最佳效果。     

悬浮聚合条件对高分子微球粒径及其光学性能的影响

悬浮扩散共聚法是制备高分子梯度折射率微球较为容易实施的聚合方法。为了制备出粒径大、圆度好、透过率和梯度折射率高的聚合物光学微球 ,本文首先系统地研究了影响苯乙烯及甲基丙烯酸甲酯悬浮聚合的因素 ,并做出了这两种单体不同引发剂浓度下的悬浮聚合时间与转化率曲线 ,为下一步通过第二种单体的扩散共聚合制备出折射率梯度较大的光学微球奠定良好的实验基础。通过对不同搅拌速度、油水比以及几种类型的悬浮分散剂的比较研究 ,我们发现 :在搅拌速度 1 50～ 2 0 0rpm范围内 ,采用部分醇解的PVA(醇解度 88% )作分散剂 ,控制溶液表面张力值在 60～65mN/m左右 ,并选择合适的油水比 (3～ 5) ,可以制备出透过率和圆球率高且粒径较大的聚合物微球