G-Lens渐变折射率透镜
眼镜基础知识
一、镜片篇. 光学玻璃镜片①光学白片基本成分钾钡硅酸盐，折射率为1.523。
优点为：清晰、耐磨、经济适用。
缺点：厚、重、压鼻梁。
②克赛镜片基本成分为钾钡硅酸盐，折射率为1.523。
优点：清晰，耐磨，经济适用。
缺点：厚、重、压鼻梁。
③克斯镜片折射率为1.523。
在阳光下和萤光灯下呈浅兰色，白只灯下呈紫色。
对波长为340nm以下的紫外线和红外线有切割能力。
折射率为1.523。
呈淡粉色。
对波长340nm以下紫外线有切割能力。
④变色镜片镜片根据不同的变色要求，加入不同光敏剂，高度屈光不正者不适合配戴。
⑤超薄镜片是高折射光学玻璃镜片的总称。
折射率为1.6-1.9，具有镜片边缘薄，重量轻的特点。
适用于高度屈光不正者。
⑥超视美镜片清晰度高，透光率高，折射率为1.7。
与以上镜片相比具有防水雾，减反光，防紫外线，美观的优点。
缺点是怕划，怕磨。
⑦电脑防护镜片可防紫外线，防眩目，减轻视疲劳。
可预防由电脑的有害射线引起的电脑病。
. 偏振滤光功能镜片：俗称偏光镜片，原理是：光由物体表面反射时已部分被偏振产生眩光, 眩光的有害性是增强亮度, 减弱色彩饱和度, 使物体轮廓变得模糊不清, 使眼睛疲劳、不适。
偏光片是根据光线的偏振原理制成, 即光的振动平面和偏振轴平行时, 偏振光滤光片才能使偏振光透过( 如同百叶窗的原理, 光线被整理成同向光进入人眼, 使周围景物看起来清晰而不刺眼. 另一突出优点是该片极轻、薄（厚度0.7mm 、 1.1mm ）且耐冲击，故此种镜片非常适合驾驶及户外运动.. 光学树脂镜片①有机玻璃片CR-39：（聚甲基丙烯酸甲酯PMMA 塑料）简称AC 片, 透光率93% 、折射率N=1.49 ，透光率优于其它透明塑料和普通玻璃，重量轻且耐冲击不易碎，该材质的优点是极大地改善人们鼻子的负担；但其耐磨性较玻璃稍差，使用寿命约 1 至 2 年。
②太空片PC：（聚碳酸酯）简称PC 片，其首先应用于航天飞机上的观望窗上，后经美国奥克莱公司20 多年开发研究后，应用于光学眼镜片领域，所以这种PC 片又称为太空片. 光透率为90% 、折射率为 1.575 ，能安全截阻380 nm 以下紫外线，；PC 镜片具有很多超级性能：如超轻、超薄、超抗冲击性及防紫外线；比玻璃片轻57% ，比其它树脂片轻37% 、薄26% ，抗冲击性是普通安全树脂片的10 倍, 是玻璃的60 倍. 这种材料加厚后俗称防弹玻璃，PC 片也是极耐磨的一种树脂镜片；③抗反射片AR-PC：简称AR-PC 片；是在PC 镜片的表面上通过采用真空状态、高低折射材质多次蒸镀而形成的多层特殊薄膜；使该镜片除具上述PC 片功能外，更具有抗反射、防眩光、防疲劳、增透性及更高之颜色对比性。
光无源器件介绍分析
E2000/APC
连接器（Connector）
F3000/PC
Note: SFF Connector: Small Form Factor (1.25mm ferrule OD).
F3000/APC
连接器（Connector）
插针套筒式连接器示意图
插针 插针B
插针A
光纤
连接器（Connector）
7.
8. 9.
偏振光合波器（PBC）
光开关(Switch) 光环形器（Circulator）
概述 PPT内容介绍
• 各种无源器件的基本原理
• 各种无源器件的种类 •各种无源器件的性能技术指标
光纤准直器（Collimator)
1. 光纤准直器（Fiber Collimator）
光纤准直器（Collimator) 原理与作用
LC/PC连接器组装结构
组装前
组装后
连接器（Connector）
主要性能技术指标 1、插入损耗（Insertion Loss)
2、回波损耗（Return Loss）
3、重复损耗：多次插拔的损耗 4、互换损耗：连接器部件互换时损耗
光耦合器（Coupler）
3. 光耦合器（Coupler）
光耦合器（Coupler）
光耦合器（Coupler）
耦合机理示意图(1X2 Single为例)
背散射臂
耦合区
耦合臂
形成新的全反射
单模输入光 输入臂 （小角度单一路径）
入射角度变大
逸出折射光
直通臂
光耦合器（Coupler）
熔融拉锥示意图 一定要打两个结 拉力
99.9％氢气火焰
光耦合器（Coupler）
zemax自聚焦透镜设计学习资料
目录摘要Abstract (I)绪论 01 自聚焦透镜简介 (1)1.1自聚焦透镜 (1)1.2 自聚焦透镜的特点 (1)1.3 自聚焦透镜的主要参数 (2)2 自聚焦透镜的应用 (3)2.1 聚焦和准直 (3)2.2 光耦合 (4)2.3 单透镜成像 (5)2.4 自聚焦透镜阵列成像 (5)3 球面自聚焦透镜设计仿真 (7)3.1 确定透镜模型 (7)3.2 设置波长 (7)3.3数值孔径设定 (8)3.4 自聚焦透镜光路 (8)4 优化参数 (9)4.1光线相差分析 (9)4.2聚焦光斑分析 (11)4.3 3D模型 (11)结束语 (12)致谢 (13)参考文献 (14)摘要本文主要说明应用梯度折射率对光传播的影响分析设计自聚焦透镜（GRIN lens），自聚焦透镜主要应用于光纤传输系统中。
自聚焦透镜同普通透镜的区别在于，自聚焦透镜材料能够使沿轴向传输的光产生折射，并使折射率的分布沿径向逐渐减小，从而实现出射光线被平滑且连续的汇聚到一点。
利用此特性，G-lens 在光纤传输系统中是构成准直、耦合、成像系统的主要部分。
而它结构简单，体积小的特点更适用于小型光学器材中，例如窥镜系统。
关键词：梯度折射率，自聚焦，光耦合，准直AbstractThis article main showing the impact analysis designs the self-focusing lens using the gradient refractive index to the light emission (GRIN lens), the self-focusing lens mainly apply in the optical fiber transmission system. The self-focusing lens lie in with the ordinary lens' difference, the self-focusing lens material can cause along the axial transmission light to have the refraction, and causes the refractive index the distribution to reduce gradually along the radial direction, thus realizes the exit ray by smooth and the continual gathering to a spot. Using this characteristic, G-lens in the optical fiber transmission system is the constitution collimation, the coupling, imaging system's main part. But its structure is simple, the volume small characteristic is suitable in the small optics equipment, for example looking glass system.Keywords:Gradient index, GRIN lens, Light coupling,Collimation绪论自聚焦透镜体积小，重量轻，具有准直和聚焦作用，且耦合效率高。
测量自聚焦光纤透镜聚焦常数的曲线拟合算法
测量自聚焦光纤透镜聚焦常数的曲线拟合算法王驰;许婷婷;毕书博;朱俊;袁志文【摘要】提出了基于曲线拟合的光纤透镜聚焦常数的测试方法,用于超小自聚焦光纤探头研制过程中聚焦常数的直接测试.基于自聚焦光纤透镜模型及其折射率分布特征,研究了测量自聚焦光纤透镜聚焦常数的二次多项式拟合和线性化拟合算法.论述了聚焦常数对超小自聚焦光纤探针传光性能的影响.利用光纤端面折射率测试仪测试自聚焦光纤的折射率分布轮廓曲线,根据二次多项式拟合和线性化拟合算法分别求得聚焦常数和中心折射率.实验结果显示,利用二次多项式拟合算法和线性拟合算法求出的聚焦常数分别为5.587 mm-1和5.513 mm1,与厂家的标称值5.5 mm-1基本吻合,表明曲线拟合算法适用于对自聚焦光纤透镜聚焦常数的测量与分析.【期刊名称】《光学精密工程》【年(卷),期】2015(023)012【总页数】7页(P3309-3315)【关键词】自聚焦透镜;光纤透镜;微小光学探头;曲线拟合;聚焦常数【作者】王驰;许婷婷;毕书博;朱俊;袁志文【作者单位】上海大学精密机械工程系,上海200072;近地面探测技术重点实验室,江苏无锡214035;天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室,天津300072;上海大学精密机械工程系,上海200072;上海大学精密机械工程系,上海200072;近地面探测技术重点实验室,江苏无锡214035;近地面探测技术重点实验室,江苏无锡214035【正文语种】中文【中图分类】O437;TN2531 引言自聚焦透镜又称梯度折射率透镜（Gradient Index Lens，GRIN Lens），其端面是平面，具有直径小、数值孔径大等特点，并在光纤通信、光纤传感、医用内窥镜等领域具有广泛的应用。
近年来，超小自聚焦光纤透镜在心血管等狭小组织的成像检测方面具有广阔的应用前景［1-4］。
超小自聚焦光纤透镜的折射率分布是影响其传光性能的重要因素，折射率分布系数一般采用聚焦常数g 表示。
高斯光束与准直器简介
Z A = 2πp −3 8.14 ×10 −3 N 0 = 1.5868 + λ2 5.364 ×10 −3 2.626 ×10 − 4 A = 0.3238 + + 2 λ λ4
• 其中 为透镜周期，透射端与反射端的G-lens周期 分别为 其中p为透镜周期，透射端与反射端的 周期p分别为 为透镜周期 周期 0.23与0.25 与
角度失配 径向失配 轴向失配 模场失配
光无源器件中高斯光束耦合损耗分析
LOSS = −10 logη
按照光无源器件的各项公差的影响来看： • 束腰大小在10um左右的高斯光束(光纤出光) – 轴向失配>径向失配>角度失配 • 束腰大小在300um左右的高斯光束(准直器出 光) – 角度失配>径向失配>轴向失配
称矩阵M为介质的传输矩阵。
傍轴子午光学系统的传输矩阵
• 若光线连续通过传输矩阵为M1,M2…Mn的光学 系统 rn r0 = Mn …… M 2 ⋅ M 1⋅ θ θ n 0
即整个光学系统的传输矩阵M=Mn×…M2×M1 已知入射光线的离轴距离和入射角，通过传输矩 阵追踪光线传输性质的模拟方法，称为光路追迹。
• C-lens
– 聚焦方式：球面 – 长度和后截距互相制约 – 一致性差，价格低，替代0.23 p G-lens
Grin lens 光学特性
Ar 2 N (r ) = N 0 (1 − ) 2
C-lens准直器 lens准直器
• C-Lens的参数（SF11） Lens的参数（SF11） 的参数
AB 其中 为前面提到的光学系统对伴轴光线的传输矩阵。 C D
准直器的q 准直器的q传输图示
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[优质文档]zemax自聚焦透镜设计目录摘要 (I)Abstract............................................ II 绪论................................................. 1 1 自聚焦透镜简介..................................... 2 1.1自聚焦透镜 ..................................... 2 1.2 自聚焦透镜的特点 ............................... 2 1.3 自聚焦透镜的主要参数 ........................... 3 2 自聚焦透镜的应用................................... 5 2.1 聚焦和准直 ..................................... 5 2.2 光耦合 ......................................... 6 2.3 单透镜成像 ..................................... 7 2.4 自聚焦透镜阵列成像 ............................. 7 3 球面自聚焦透镜设计仿真............................. 9 3.1 确定透镜模型 ................................... 9 3.2 设置波长 (9)3.3数值孔径设定 .................................. 11 3.4 自聚焦透镜光路 ................................ 11 4 优化参数.......................................... 124.1光线相差分析 .................................. 12 4.2聚焦光斑分析 .................................. 14 4.3 3D模型 ....................................... 14 结束语.............................................. 15 致谢.............................................. 16 参考文献.. (17)摘要本文主要说明应用梯度折射率对光传播的影响分析设计自聚焦透镜(GRIN lens)，自聚焦透镜主要应用于光纤传输系统中。
渐变折射率光纤的近似分析和单模光纤
1.4.1 渐变折射率光纤的近似解
1. 模式的量子力学解释
2. 传导模的WKBJ解 3. 转折点附近的解 4. 解的连续性和特征方程式
1.4.2 渐变折射率光纤特性的WKBJ法分析
1. 传输模式的数量
对阶跃折射率光纤,曾经通过对LP模的分析得到过p模 群的概念.也就是说,较高次模是分成群的,尽管 ν,m的组合不同,但只要ν+2m=p,那么这些不同 的LP模就有近似相等的传输常数,而用p模群来表示 这些简并模. 模群间隔为:
1.5.4 单模光纤的极化
1. 单模光纤的极化演化
2. 极化色散
3. 单模单极化光纤
1.5.5 单模光纤的发展与演变
�
g 2 g +2
dβ p
g = δβ p ≈ g+2 dp
Байду номын сангаас
1/ 2
2 a
p p max
3. 模式色散和g的最佳值
折射率分布参数g应为:
4 + 2 1 1 + 3 1 g= = 2 1+ 2 2 2 + 3 g ≈ 2(1 )
(
)(
)
1.5 单模光纤
1.5.1 单模光纤的基本分析
1.5.2 单模光纤的结构
1.5.3 单模光纤的频率色散
1. 单模光纤频率色散的计算
cδτ d dN1 ≈ Lδω dω
2 d (Vb ) d d 2 V 2b N1 Vd 2 (Vb ) + 1 + dV + N1 dω 2 ωn1 dV 2 dV
( )
2. 单模光纤的零频率色散
G-Lens渐变折射率透镜
• 成像特性：与透镜长度有关：
Graded Index (GRIN) Lenses
What is GRIN lenses
• GRIN lenses are short cylindrical lengths of glass with a graded refractive index: the index decreases with the square of the distance from the axis of the lens. • GRIN lenses are very similar to graded index fibre and are sometimes called SELFOC lenses.
总成像矩阵
利用透镜传输矩阵S进行简化:
GRIN透镜的成像（I）Biblioteka GRIN透镜的成像（II）
GRIN透镜的成像（III）
GRIN透镜的成像（IV）
GRIN透镜的成像（V）
GRIN透镜的成像（VI）
透镜成像性质
表
GRIN透镜的应用：准直-聚焦
0.25P lens:on axis
0.25P lens：off axis
Spherical lens & GRIN lens
1、均匀折射率分布材料 2、依靠弯曲的光学界面 实现光学成像 3、通过非球面来克服像差，
1、渐变折射率分布材料 2、依靠光线轨迹的弯曲 实现光学成像 3、通过优化折射率分布，
提高成像质量
提高成像质量
自聚焦透镜的基本特征
• 平方率折射率分布 • 光线轨迹为cos或sin曲线 • 从一点发出的不同角度的光线将会聚于 另一点，形成“自聚焦” • 具有独到特点：
专业知识-镜片(1)
专业篇一、名词、术语及定义1．顶焦度镜片后顶点(指配戴时靠近眼球的一面）至焦点(以米为单位的)截距的倒数,其单位为屈光度，量纲为m-1（符号为D）。
2．球镜度球面镜片的后顶焦度称为球镜度,以符号“DS"表示.3．柱镜度柱镜片中两个顶焦度之差值称为柱镜度以符号“CYL"表示。
4．棱镜度定义为光线通过镜片上某一点所产生的偏离。
棱镜度的表示单位为厘米每米(cm／m），以符号“△”表示。
5．单光镜片具有单视距能力的镜片（如球镜、球一柱镜、柱镜等）。
6．主子午面含光轴，并具有最大和最小屈光力的镜片的垂直截面。
一般来说,两条主子午面是相互垂直的.7．球镜片使近轴的平行光束会聚于一个点的镜片。
8．柱镜片使近轴的平行光束会聚于两个分离的，相互正交的焦线上,与球镜片不同,含有两个主顶焦度的镜片。
9．平柱镜片球——柱镜片的一个特殊情况，其中主子午面之一的顶焦度为零。
10．球-—柱镜片在两个相互正交的主子午面上曲率不同的镜片，也称为球镜与柱镜联合镜片或复曲面镜.11．光学中心偏差毛边镜片光学中心与几何中心的偏移.12．中心范围镜片中心Φ30mm的区域.13．曲率(Curvature)：球面的弯曲度.14．曲率半径：球面弧的曲度半径，曲率半径愈短，球面曲率越大二、镜片的种类1．按屈光度分；A．球面镜:球镜光度B．柱面镜:矫正散光光度C．三棱镜：改变光的进行方向（矫正某些眼疾）2．按焦点分：A．无焦点：平面镜、三棱镜B．单焦点：近视、远视、散光C．双焦点:双光镜D．多焦点:三光镜、渐进多焦点3．按材料分:A．天然材料B．玻璃材料C．树脂材料4．按功能作用分：A．矫正视力B．防止有害光(电磁波、紫外线）C．控制可见光（太阳镜）D．防止有害物（防护镜）三、镜片的三要素：1．折射率Ne折射率是指光线在真空里的速度c，与光线在介质（镜片）里运行的速度v的比值Ne = c/v ,折射率越大，表示镜片越薄，折射率与镜片的厚薄有关系，但镜片的厚薄除了与折射率有关，在相同度数的情况下，还与镜片的设计有关系。
光无源器件介绍分析课件
这里端面一般为球面，球面增加回损。比较两种连接器， APC斜球端面连接器可以在接触时产生更大的回波损耗， 其数值可以达到50-70dB，而一般的PC端面连接器回损约 为30-40dB ，只是由于角度位置的要求， APC连接器制作 工艺会稍微复杂。
光 鹅 合 器 ( Coupler) 3. 光鹅合器(Coupler)
光 耦 合 器 ( Coupler)
耦合器件的定义以及种类
光耦合器是重要的无源器件，可是传输中的光信号在特殊结构的耦合 区发生耦合，然后进行再分配。 种 类 从 功 能 上 分 光 功 率 ( Splitter) 和 光 波 长 分 配 耦 合 器 (WDM Coupler)；从端口形式可分为X形、 Y形、星形以及树形耦合器；从 工作带宽分窄带耦合器、单工作窗口宽带耦合器、双工作窗口的宽带 耦合器；从传导光模式分多模耦合器、单模耦合器。 熔融拉锥型全光纤耦合器应为其良好的综合优势成为现在制作耦合器 的主要方法。 JDSU主要制造此类Coupler，为本章节专讲内容。
光 隔 离 器 ( Isolator) 5. 光隔离器(Isolator)
光 隔 离 器 ( Isolator)
概述与光隔离器种类
光隔离器主要是解决光路中光的反射问题，它是只允许光线沿光路正向传输的 非互易性无源器件。包括两种主要类型：
1 、 Polarization- Dependent Free- space Optical Isolator
在器件工作带宽范围内，各输出端口输出光功率的最大变化值 6、偏振相关损耗(Polarization Dependent Loss)
当传输光信号偏振态发生360度变化，器件各端口输出光功率最大 变化量 7、隔离度(Isolation)
渐近镜片知识点总结大全
渐近镜片知识点总结大全渐近镜片是一种常见的眼镜镜片，用于矫正远视或近视。
它们通常由透明的合成树脂或玻璃制成，可以由光学专业人员根据个人的眼镜度数和需要制作成不同的镜片。
以下是渐近镜片的一些重要知识点总结：1. 渐近镜片的类型- 渐近镜片分为单光度渐近镜片、复合渐近镜片和多焦点渐近镜片。
单光度渐近镜片只有一个焦点，适用于度数较低的远视或近视。
复合渐近镜片有两个或三个焦点，适用于中等度数的远视或近视。
多焦点渐近镜片有多个焦点，适用于高度度数的远视或近视。
2. 渐近镜片的功能- 渐近镜片可以同时矫正远视和近视，帮助人们在不同距离上都能清晰看到物体。
这对于日常生活和工作中的使用者而言是非常方便的。
3. 渐近镜片的结构- 渐近镜片通常由近视区、远视区和过渡区组成。
近视区位于镜片底部，远视区位于镜片顶部，过渡区位于两者之间。
这种设计使得使用者可以根据需要看近或看远而自然地调整眼睛的焦距。
4. 渐近镜片的使用方法- 使用渐近镜片的人们需要适应不同的看近和看远的焦点，因为镜片的焦点不是固定的。
使用者初次使用渐近镜片时可能会感到不适应，但通过逐渐调整和训练，他们可以适应镜片的焦点转换，从而能够更自然地使用渐近镜片。
5. 渐近镜片的选购- 购买渐近镜片时，使用者应该根据自己的度数和需要选择合适的镜片类型。
另外，他们还应该考虑镜片的材质、抗刮花、防紫外线等功用。
6. 渐近镜片的保养- 使用者在使用渐近镜片时需要注意保养，例如定期清洁镜片、避免摔落和碰撞、存放在防尘盒中等。
这些措施可以延长渐近镜片的使用寿命。
7. 渐近镜片的优点- 渐近镜片不仅可以矫正远视和近视，还可以减轻眼睛疲劳和提高视野清晰度，对于长时间使用电脑、手机或其他近距离工作的人们特别有益。
总的来说，渐近镜片是一种非常实用的眼镜镜片，可以帮助人们在不同距离上获得清晰的视野。
使用者在选择和使用渐近镜片时需要注意以上几点知识，以便更好地享受渐近镜片带来的便利和舒适。
特殊镜片光学技术—特殊镜片(眼镜光学技术课件)可编辑全文
• (三)渐变焦镜片设计发展 • 硬性：较宽的远、近用区，过渡区较短较窄。中 • 软性：缩小远、近用区，延长过渡区。视近困难
• 现代软性：较宽的远用区、过渡区及近用区，长短 适宜的渐变通道，较柔和的周边像差，
新技术在渐变焦镜片中的应用
• 新技术在渐变焦镜片中的应用 • 1、非球面设计与渐变焦镜片的结合 • 在渐变焦镜片的视觉区域采用非球面设计 。
• 像跳 、像位移
• 像跳 ：通过光学中心以外的地方看物体时， 存在棱镜效果，看物体会产生位移，并且 越靠近边缘棱镜效果越大，即像位移也越 大。
• 当镜片上的某一点度数突然发生变化时， 棱镜效果也会突然发生变化，这时看物体 像位移也会产生突然变化。
• 像位移
• 当眼睛处于双焦镜片的近用区时，在近用视 点往往存在棱镜，因而会产生棱镜效应，导 致像位移。
• （一）镜片的视场
• 视觉视场—空镜框相对于眼转动中心的张角
• 实际视场—镜片的有效直径相对于转动中心共轭 点的张角。
tan y L F y 40 F
1000
1000
tan y yL y 40
l 1000 1000
• （a）图中空镜框的实际视场与视觉视场相同； （b）图中负镜片的实际视场大于视觉视场；（c） 图中正镜片的实际视场小于视觉视场。
• 优点：子镜片可以胶合在主镜片前面或后面，子 镜片可以任意材料和形状，光学中心定位容易， 且子镜片更换方便。
• 缺点：子镜片轮廓明显，影响美观，胶合面易开 胶、易变位，机械性能差等。
• 主镜片顶焦度、子镜片
• 顶焦度，胶合后近用区
• 的顶焦度
• 如图5-1-12，（a）图在视点处，主镜片产 生的棱镜基底向上，胶合了基底向下的子