光纖端面非球面成像透鏡的設計與制作.pdf

1、學校代碼：10406分類號：O435 學號：100080300107南昌航空大學 南昌航空大學碩 士 學 位 論 文（學位研究生）光纖端面非球面成像透鏡的設計與制作 光纖端面非球面成像透鏡的設計與制作碩士研究生： 蘇兆國導 師： 龔勇清 教授申請學位級別： 碩士學科、專業(yè)： 光學工程所在單位： 測試與光電工程學院答辯日期： 2013.6授予學位單位： 南昌航空大學I摘 要現代光學系統(tǒng)越來越向著小型化、輕量化、結構簡單化、高性能價格比的方

2、向發(fā)展，一些特殊光學零件在這方面往往起到重要作用。隨著非球面元件設計、加工、 測試技術水平的提高， 非球面光學鏡片己逐漸成為光學系統(tǒng)中應用最廣泛、最有效的元件之一。在光學系統(tǒng)中的適當位置恰到好處地引進非球面結構，可以有效地簡化系統(tǒng)結構。隨著社會的發(fā)展，光纖通信技術起著越來越重要的作用。而光纖通信中的入纖和傳輸損耗問題，也日益受到人們的重視。特別是半導體激光器單模光纖的耦合和光纖活動連接損耗。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一步提高高速光纖網的中繼距離的主要因素。而光纖的端面特性對光纖連接影響很大。因此，研究較高耦合效率的半導體激光單模光纖耦合系統(tǒng)和便攜的光纖端面檢測系統(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系統(tǒng)中。首先，根據在實際制造中，批量生產非球面模壓透鏡能降低成本的情況，采用市場上不同橢圓度的 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，對常用的單模光纖設計了成像耦合系統(tǒng)。并給出了系統(tǒng)的相關結構參數，評價了成像質量，給出了利用物理光學傳播函數計算出的耦合效率，獲得了比一般單透鏡耦合系統(tǒng)高的耦合效率。然后，根據光纖端面檢測需要設計了分辨率不同的兩組球面透鏡系統(tǒng)，并對應設計了非球面透鏡系統(tǒng)。由于非球面的制造方法不同，在設計較高分辨率非球面透鏡系統(tǒng)時， 分別使用精密玻璃模壓成型透鏡和混合成型透鏡對系統(tǒng)進行設計。針對在光纖端面檢測