軸向梯度折射率AGRIN透鏡

2019年06月08日 来源:

  轴向梯度折射率(AGRIN)透镜技术向人员提供了一种简化系统设计、扩大系统性能的新方法。AGRIN透镜通过精确和反复校正透镜材料的球面象差,可获得比非球面透镜及双片透镜更好的光学性能。这类透镜特别适用于激光系统,可获得更好的近衍射极限的聚焦性能,耐受更高的光功率,并且不需要其他校正象差的。这意味着光学系统的尺寸、重量、复杂性和成本均得到改善。

  RIN透镜与GRIN透镜的差异

  用于波導禍合的徑向梯度折射率(AGRIN)透鏡為透鏡的折射率由中心向邊緣變化,沿徑向有一個梯度分布。這種折射率梯度使AGRIN透鏡具有聚焦能力,因此梯度折射率的細微變化將在徑向方向上影響一級象差特性,因此AGRIN透鏡對加工誤差很敏感。

  与此相反,GRIN透镜沿光轴方向有一个梯度折射率分布,因此它对透镜的聚焦能力不起作用。加工透镜材料时,使受到弯曲的透镜表面的折射率变化准确地与球面象差的效果相反。实际上,AGRIN透镜除了利用其表面的斜率控制聚焦外(这点与通常的透镜一样),还利用梯度折射率分布来校正球面象差。因此,一个球形表面透镜的作用就如同一个双面非球面透镜一样。

  轴向梯度折射率透镜有二个重要的优点。首先, 透镜表面曲率仍然是决定透镜折射本领的主要因素,因此折射率梯度分布上的偏差对聚焦性能的影响远不如径向折射率梯度分布透镜那么灵敏。其次,从理论上讲,可以制造出任意大小或厚度的轴向梯度折射率材料,从而可制造出足够大的光学元件,应用于激光系统中。

  RIN透镜的研制

  长期以来校正球面象差采用非球面或双片光学透镜,但这二种方法均有明显缺点。非球面元件的设计要求经验丰富的人员或计算机控制成形加工.并将透镜表面抛光到正确的形状。透镜表面的检验也非常费时费事。不能使用常规的球形表面抛光技术。因此即使是的非球形表面,它的质量相对于球形表面加工来说仍然不高,散射较大。这种情况常用双片透镜组来取代,但是双胶合透镜应用在高功率激光束中常受到损坏,空气间隔的双片透镜组的加工装调导致成本增大.

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