非圆柱形发散梯度折射率棒透镜光线传播轨迹的解析解族

本文研究光线在具有非圆柱形等折射率面的发散型梯度折射率棒透镜中的传播规律,提出在轴向弱非匀条件(即dg~(-1)(z)/dz<<1下近轴子午光线轨迹的一种解析表达式.从该解析式的解析解,棒透镜梯度参数g(z)所满足的条件出发,导出棒透镜的折射率分布族.文中给出了两个线性无关的光线传播轨迹的解析解族,并以一种发散型棒透镜为例讨论了近轴成像特性.     

梯度折射率球透镜的制备及其光线轨迹测试

自麦克斯韦鱼眼透镜理论模型提出后,长期以来学术界一直以为它只是一种绝对光学仪器,在实践中并没有应用的可能。但通过对麦克斯韦鱼眼微球透镜的理论研究表明,在一定条件下,它具有良好的成像性能和耦合效率。根据菲克定律推导出梯度折射率球透镜的折射率分布函数。并且熔制了含Li+硅酸盐玻璃和采用槽沉法以及Na+/Li+离子交换法制备直径为0.3—3.0mm的梯度折射率球透镜。通过干涉法测得了梯度折射率球透镜的折射率分布曲线,并研究了光线通过梯度折射率球透镜的轨迹。研究结果表明:在590℃,离子扩散系数为3.07×10-6mm2/s;所制备的梯度折射率球透镜的折射率分布是抛物线分布,并且和理论分析相吻合;梯度折射率球透镜的光线轨迹满足椭圆方程。     

梯度折射率棒透镜的色差模型

本文提出一个梯度折射率棒透镜(GRIN－RodLens)的色差模型,并运用本模型合理地解释了在色差测量过程发现的各类色差现象.     

高斯光束经抛物形发散梯度折射率棒透镜的变换公式

用变分法以及 ABCD 定律,导出高斯光束经过抛物形发散梯度折射率棒透镜的变换公式。     

梯度折射率棒透镜的色差估计

对梯度折射率(GRIN)棒透镜色差的影响因素进行了研究,在玻璃光学性质计算模型的基础上建立了梯度折射率棒透镜色差估计函数与基础玻璃性能、交换离子对性质和参与交换的离子数量之间的关系。对Na+/Li+,K+/Cs+和K+/Tl+交换制备的梯度折射率棒透镜的色差进行了计算,结果表明,GRIN棒透镜的色差评价函数主要取决于基础玻璃和交换离子的性质,而与参与交换的离子数量无关。     

非线性锥形梯度折射率棒透镜的成像特性

根据变分法和ABCD定律,导出了非线性锥形梯度折射率棒透镜中高斯光束的成像公式.结果表明,这种透镜的成像特性与光线轨迹依赖于光功率.当n_2=0(n_2:非线性系数)以及几何光学近似下,成像公式就简化为已知的结果.     

聚焦法测量梯度折射率透镜的折射率分布

本文针对梯度折射率分布的透镜(以后简称梯析透镜)与光纤在折射率分布上的不同点,对用于光纤及其预制棒测量的聚焦法的原理公式,计算测量方法等进行了重要改进,从而使聚焦法可适用于梯折透镜的测量.本文通过计算机模拟计算,对原理公式及计算方法的准确性和可靠性进行了验证,并同时给出了这一测量方法的精度,最后给出了测量实例及其比较结果.     

一种新型光学透镜—自聚焦棒透镜

本文对自聚焦棒透镜的成像特性进行了分析,简单介绍了该种透镜的制作工艺及折射率分布测试手段,并叙述了该透镜的应用及国内外对自聚焦棒透镜的研究发展状况。     

含Li+的径向梯度折射率棒透镜的研究

研究发现在硼硅酸盐系统玻璃中,利用Li⁺/Na⁺离子交换来制取径向梯度折射率(GRIN)棒透镜时,基质玻璃中重要的成分Li₂O含量对径向GRIN棒透镜的象差和数值孔径值有着明显的影响,并着重分析和讨论了实验中Li₂O含量对径向GRIN棒透镜中折射率分布、数值孔径及象差影响机制.进一步指出实验中Li₂O含量存在一个最佳值,既能够满足径向GRIN棒透镜获得较大的数值孔径又满足其具有较小的象差.     

基于梯度折射率透镜的关节镜光学系统设计

关节镜是一种用于观察关节内部结构、诊治关节疾患的内窥镜。利用梯度折射率透镜质量轻、体积小、像质好的优点,运用Zemax软件设计了一款结构简单的关节镜光学系统,可用于1/10＂CCD关节内窥镜成像。系统具有60视场角,F数为6, 工作距离从～5 mm,各视场的调制传递函数(MTF)在125 lp/mm时达到0.2以上,分辨率达到4 m,且各组态点列图均小于艾里斑半径。光学结构总长204 mm,最大镜头口径小于4.6 mm,根据关节镜的使用特点,系统满足使用要求。     

一种类锥形梯度折射率纤维的光线传播特性和近轴成象研究

本文研究了一种类锥形梯度折射率纤维的光线传播特性和近轴成象规律。光在这种类锥形纤维中的传播具有变幅值和变周期的振荡特征,文中从光线轨迹的近似解析式出发,导出高斯光学公式,并讨论了结果的适用性。研究表明,类锥形梯度折射率纤维与在光学特性上锥形梯度折射率纤维十分类似,它们都可望成为微型光学和激光装置的重要新元件。     

球面端面的锥形梯度折射率透镜的近轴成像特性

本文根据光线在球面上的折射公式及光线微分方程,研究了光线经两端面为球面的锥形梯度折射率透镜的传播和变换,基于光线传递ABCD矩阵,提出了球面端面的锥形梯度折射率透镜的一种等效光学系统.文中给出了该透镜的主平面、焦平面和焦距计算公式,以及近轴成像高斯公式.当锥度为零时即得到球面端面的柱形或径向梯度折射率透镜的相应结果.     

梯度折射率纤维透镜玻璃的研究

本文对发散型和聚焦型两种纤维透镜玻璃的配方设计、熔制以及离子交换工艺进行了研究。从玻璃结构观点出发,就离子交换问题进行了讨论,最后给出自聚焦面阵的研制结果。     

梯度棒折射率分布系数的计算和验证

本文推导了用离子交换法制作的径向折射率梯度棒的g,h_4和h_6与材料特性相联系的计算公式。根据测定的材料参数,并用本文公式算出的g值与用成像法测得的g值相比较,其结果基本相符。     

基于梯度折射率透镜的管道内窥镜设计

针对管道测试的需求,将梯度折射率透镜的光学性能与显微镜相结合,设计了具有大景深的管道内窥镜光学系统.在保证所需放大倍率的同时,利用梯度折射率透镜介质折射率渐变的特点,使该系统的景深增大为原来的200倍.该系统像面近似球面的特点使其更适合圆形管道内壁的检测,当它与CCD等器件相结合,不仅实现管道内窥镜的数字化测试,而且能通过监视器在更大景深范围内、方便的监测管道内壁的裂痕、磨损等清晰的图像.     

高斯光束在梯度折射率纤维中的传播—振幅与光斑分布的解析解族

从近轴波动方程出发，导出在梯度折射率纤维中传播的高斯光束振幅与光斑分布的解析解族。从这一结果可得到高斯光束在抛物型、锥形、类锥形梯度折射率纤维中传播的一系列特解。     

梯度透镜折射率分布高次项系数的数值计算

本文从光线方程出发,给出了一系列利用径向梯度透镜球象差进行数值计算求解折射率分布高次项系数的公式及测量计算结果。     

CRIN球透镜的光线轨迹方程式的研究

由于GRIN球透镜的光线轨迹为通过对称中心的平面曲线，所以本文研究了折射率呈二次抛物线型的GRIN球透镜在极坐标下的光线轨迹方程式。     

斐索梯度折射率光纤透镜传感实验

采用LD泵浦的单纵模Nd：YVO4倍频激光器、梯度折射率光纤透镜等器件构成斐索梯度折射率光纤透镜传感实验仪．本文介绍了实验装置和实验原理，并给出了实验结果。     

梯度折射率透镜在口腔内窥镜中的设计与应用

作为口腔内窥镜的摄像镜头，利用梯度折射率透镜质量轻、体积小、结构简单、分辨率高、成像景深大的优点，研制出一套适合医患交流及进行口腔检查与治疗的医疗装置。采用修正折射率剖面的梯度折射率透镜, 降低系统渐晕，减小畸变,获取口腔内部图像，经CCD光电转换装置转换成电信号，再将电信号经过数字信号处理以后，将该数字信息存储于计算机内部或在显示器上显示出来。口腔内窥镜是集梯度折射率透镜、光学原理、光学材料与加工、微电子、数字成像技术等为一体的新型医疗设备。特别是采用经修正的梯度折射率透镜制造的口腔内窥镜成像清晰, 在图像畸变、景深等方面优于现有产品，而且便于对患者的各种信息进行管理、查询、输出等。