微光学第2章2近年原文.pdf

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