光纖端面非球面成像透鏡的設(shè)計(jì)與制作.pdf

1、學(xué)校代碼：10406分類號(hào)：O435 學(xué)號(hào)：100080300107南昌航空大學(xué) 南昌航空大學(xué)碩 士 學(xué) 位 論 文（學(xué)位研究生）光纖端面非球面成像透鏡的設(shè)計(jì)與制作 光纖端面非球面成像透鏡的設(shè)計(jì)與制作碩士研究生： 蘇兆國(guó)導(dǎo) 師： 龔勇清 教授申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別： 碩士學(xué)科、專業(yè)： 光學(xué)工程所在單位： 測(cè)試與光電工程學(xué)院答辯日期： 2013.6授予學(xué)位單位： 南昌航空大學(xué)I摘 要現(xiàn)代光學(xué)系統(tǒng)越來(lái)越向著小型化、輕量化、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化、高性能價(jià)格比的方

2、向發(fā)展，一些特殊光學(xué)零件在這方面往往起到重要作用。隨著非球面元件設(shè)計(jì)、加工、 測(cè)試技術(shù)水平的提高， 非球面光學(xué)鏡片己逐漸成為光學(xué)系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛、最有效的元件之一。在光學(xué)系統(tǒng)中的適當(dāng)位置恰到好處地引進(jìn)非球面結(jié)構(gòu)，可以有效地簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。隨著社會(huì)的發(fā)展，光纖通信技術(shù)起著越來(lái)越重要的作用。而光纖通信中的入纖和傳輸損耗問(wèn)題，也日益受到人們的重視。特別是半導(dǎo)體激光器單模光纖的耦合和光纖活動(dòng)連接損耗。隨著 1310nm 和 1550nm 低損耗的

3、單模光纖的廣泛使用，入纖光功率已成為限制進(jìn)一步提高高速光纖網(wǎng)的中繼距離的主要因素。而光纖的端面特性對(duì)光纖連接影響很大。因此，研究較高耦合效率的半導(dǎo)體激光單模光纖耦合系統(tǒng)和便攜的光纖端面檢測(cè)系統(tǒng)，具有重要意義。本文旨在將非球面透鏡引入到光纖耦合和端面檢測(cè)系統(tǒng)中。首先，根據(jù)在實(shí)際制造中，批量生產(chǎn)非球面模壓透鏡能降低成本的情況，采用市場(chǎng)上不同橢圓度的 1310nm 和 1550nm 激光二極管，使用分離單非球面透鏡的方式，根據(jù)一定條件下，高斯

4、光束束腰傳播規(guī)律符合傍軸條件下的高斯物像的原理，對(duì)常用的單模光纖設(shè)計(jì)了成像耦合系統(tǒng)。并給出了系統(tǒng)的相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)，評(píng)價(jià)了成像質(zhì)量，給出了利用物理光學(xué)傳播函數(shù)計(jì)算出的耦合效率，獲得了比一般單透鏡耦合系統(tǒng)高的耦合效率。然后，根據(jù)光纖端面檢測(cè)需要設(shè)計(jì)了分辨率不同的兩組球面透鏡系統(tǒng)，并對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)了非球面透鏡系統(tǒng)。由于非球面的制造方法不同，在設(shè)計(jì)較高分辨率非球面透鏡系統(tǒng)時(shí)， 分別使用精密玻璃模壓成型透鏡和混合成型透鏡對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。針對(duì)在光纖端面檢測(cè)