光学系统光纤熔接机高清显微物镜光学系统的设计.docVIP

光学系统光纤熔接机高清显微物镜光学系统的设计 　　摘要： 在光纤熔接过程中，为了实现光纤高质量熔接，需要一个高清显微物镜来确保纤芯的准确对准。运用Zemax软件设计一款用于光纤纤芯对准的显微物镜，该物镜由6片透镜组成，放大率为8倍，数值孔径为0.25，工作距为13.4 mm，共轭距为85 mm，以CCD作为图像接收器件。显微物镜采用正向光路进行优化设计，正向光路设计的显微物镜更能贴近实际使用状态，能够更加清晰准确地检测到纤芯位置。该物镜工作波长为486～656 nm，具有工作距离长、共轭距短、精度高等特点。 　　关键词： 光学设计； 显微物镜； Zemax； 正向光路； 长工作距离 　　中图分类号： TH 74文献标志码： Adoi： 10.3969/j.issn2015.02.014 　　Optical system design of highresolution microscope objectives for 　　optical fiber fusion splicer 　　CHEN Lina， LIU Qiaoling， KE Huaheng， YU Huaen， PENG Jiazhong， LIANG Xiuling 　　（Fujian Provincial Key Laboratory of Photonics Technology， College of Photonic and 　　Electronic Engineering， Fujian Normal University， Fuzhou 350007， China） 　　Abstract： According to the requirement of highquality fiber fusion in the process of optical fiber fusion， a microscope objective for detecting the fiber core is designed to determine the position of the optical fiber core， which is optimized through the optical system design software Zemax. The designed system consists of six lenses. The magnification is eight. The object space NA is 0.25. The working distance is 13.4 mm. The conjugate distance is 85 mm and image receiver is a CCD. The optical lens is optimized through the method of forward optical path with the spectral range of 486～656 nm. Forward optical path design of the microscope objective is practical to detect the fiber core position more clearly and accurately. It has long working distance， short conjugate distance and high accuracy. 　　Keywords： optical design； microscope objective； Zemax； forward optical path； long working distance 　　引言随着光纤通信技术的广泛应用，越来越多的光纤线路需要维护和熔接接续。为了获得低熔接损耗的光纤，需要对光纤纤芯进行高精度对准。因此，设计一款适用于光纤熔接机的高质量显微物镜具有重要的意义。显微物镜是用于观察近距离物体，其像距大于物距，这样才起到放大的作用。光学设计一般从长距离方向计算，因此为了便于后续的像差优化，根据光路可逆原理，传统的设计方法均是采用逆向光路进行优化设计。采用逆向光路设计时，物镜的放大率为正向光路设计时的倒数1/β（β为正向光路设计时物镜的放大率），像差经过物镜后缩小，像差校正容易，但是逆向光路设计的光学系统其几何像差调制传递函数（MTF）、星点图等体现的是物面处的成像质量。而显微物镜在实际使用中都是采用正向光路，且正向光路设计的光学系统其几何像差、MTF、星点图等能够直观体现CCD接收靶面处的成像质量，因此正向光路设计的显微物镜更能贴近