G-lens是使用具有梯度折射率的介质设计和制造光学成像元件。
中文全称:自聚焦透镜
英文全称:Gradient-index lens
简称:G-lens
光通信中经看到G-lens、C-lens等光学元器件,不明所以,今天整理一下。
C-lens是传统透镜,也就是球面透镜(conventional lens); G-lens是自聚焦透镜,又称梯析透镜(Gradient-index,GRIN)。C-lens和G-lens都具有聚焦和成像功能,这里重点介绍G-lens。
G-lens是一种折射率分布沿径向渐变的柱状光学透镜。
1、G-lens的特点:
当光线在空气中传播遇到不同介质时,由于介质的折射率不同会改变其传播方向。传统的透镜是通过控制透镜表面的曲率,利用产生的光程差使光线汇聚成一点。
自聚焦透镜与普通透镜的区别在于,自聚焦透镜材料折射率的分布沿径向逐渐减小,能够使沿轴向传输的光产生连续折射,从而实现出射光线平滑且连续的汇聚到一点。
3、光在不同节距自聚焦透镜中的传播轨迹
1)聚焦 Focusing
根据G-lens的传光原理,对于1/4节距的自聚焦透镜,当从一端面输入一束平行光时,经过自聚焦透镜后光线会汇聚在另一端面上。这种端面聚焦的功能是传统曲面透镜所无法实现的。如下图所示:
2)准直 (Collimating)
准直是聚焦功能的可逆应用。根据自聚焦透镜的传光原理,对于1/4节距的自聚焦透镜,当汇聚光从自聚焦透镜一端面输入时,经过自聚焦透镜后会转变成平行光线。如下图所示:
其中L1为光源或光纤到自聚焦透镜端面的距离,Z为自聚焦透镜的长度,L2为自聚焦透镜端面到光纤的距离。为了使光源或光纤发出的光经过自聚焦透镜聚焦后能够有效地耦合进光纤,需要调节L1 和L2的距离来达到最佳耦合效率。
3)成像
自聚焦透镜除具备一般曲面透镜的成像功能外还具有端面成像的特性。对于P/2节距的自聚焦透镜,其端面成像机理如下图所示:
5、G-lens的性能
1) G-lens性能指标
2) 透镜表面质量(在20倍放大镜下观测)
本文整理自飞秒光电(西安)科技有限公司官网,更多详情请前往参考。
参考信息:https://www.feteco.com/c/grin-lens_0001