微光学第2章2近年原文.pdf

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2.2微球透镜

2.2.1均匀介质球透镜

一.球透镜的性质

商用透镜直径在0.3—10mm

D:balllensdiameter

n:indexofrefraction

仅有两个参数

有效焦距EFL

(effectivefocuslength)

后焦距BFL

(backfocuslength)

D

BFLF−

2

nD

EFL

()

41n−

显然焦点的位置与输入直径d有关。

反映了球透镜固有的球差特性。

数值孔经

()

2d1n−

NA=

nD

dD/增大而增大。

数值孔经随

二.在光纤耦合应用

用于光纤耦合的球透镜,应考虑光纤的NA和激光束的直径。

因为光束直径与球透镜的NA有关。球透镜的NA要略小于光纤的数

值孔经。

图3中光纤直接贴着球透镜放置。

图4用两球透镜实现光纤对

光纤的耦合,其中光

纤紧贴球透镜放置。

三.例子

LD光束直径1.7mm,光纤NA=0.14

(λ=1310nm),用BK7玻璃

(n=1.50,l=1310nm),可计算出

理想透镜的直径为8.09mm,可选

择直径8mm的元件。

即()

22(d11n)−21.7(1.5d1)n−××−

NA=;D8.09mm

nDnNA1.50.14×

图5.LD与光纤的耦合

2.2.2变折射率球透镜

Inopticaldesignweoftenaspiretotwo

objectives;excellentimagefidelityandhigh

fluxconcentrationathighradiative

efficiency.Butmaximumfluxconcentration

requireslargeconvergenceangles,atwhich

itbecomesexceedinglydifficulttoeliminate

allgeometricaberrations.Cananimaging

systembefreeofallgeometricaberrations

andstillattainthethermodynamiclimitto

fluxconcentration?Thereisaconjecture

thatsuchanidealopticalsystemcannotbe

constructedfromanyfinitenumberof

mirrorsorhomogeneouslenses.Although

thehypotheseshasremainedunproved,no

exceptionstoithavebeenfound.

JeffreyM.Gordon

August2000Vol.39,No.22APPLIEDOPTICS3825

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