旭廷自聚焦透鏡產(chǎn)品說明書

1、自聚焦透鏡產(chǎn)品說明書北京旭廷科技開發(fā)有限公司2004年8月編號(hào)：時(shí)間：2021年X月X日書山有路勤為徑，學(xué)海無涯苦作舟 頁碼：第9頁共11頁說明書目錄1 .產(chǎn)品概述及參數(shù)列表12 .訂貨信息33 .使用注意事項(xiàng)5附：自聚焦透鏡原理簡介6第7貞共11頁1 .產(chǎn)品概述及參數(shù)列表自聚焦透鏡又稱梯度漸變折射率(GRIN)透鏡，其折射率從中 心軸到周邊沿徑向梯度減小，呈軸對(duì)稱拋物線分布。它具備準(zhǔn)直、聚 焦、耦合等功能，具有體積小、耦合效率高、插入損耗低的優(yōu)點(diǎn)，并 且可以在端面成像。自聚焦透鏡廣泛用于各種有源、無源光器件，如 光纖連接器、光纖耦合器、波分復(fù)用器、光衰減器、光隔離器、光濾 波器、光開關(guān)、光纖

2、準(zhǔn)直器、摻銀光纖放大器、光纖光柵等；同時(shí)它 也廣泛應(yīng)用于醫(yī)用光學(xué)領(lǐng)域，如數(shù)碼電子宮腔鏡等醫(yī)用內(nèi)窺鏡。本公司生產(chǎn)的自聚焦透鏡主要用于光通信領(lǐng)域，其表面質(zhì)量指標(biāo) 如下：針孔、麻點(diǎn)：直徑范圍內(nèi)不允許存在直徑大于30um的缺陷；不 允許直徑大于10um的雜質(zhì)缺陷存在；直徑在10um30um之間的缺 陷少于4處。劃痕：不允許寬度超過5um的劃傷；允許寬度小于2um的劃傷 存在；不允許寬5um長200um劃傷。崩邊：在中心區(qū)域的90%范圍內(nèi)不得有崩邊。主要應(yīng)用參數(shù)如下表：波長 (nm)型號(hào)數(shù)值孔徑NA中心折射 率No直徑中 (mm)折射率分 布常數(shù)平 方根A172Z (P/4)XI型0.37(43

3、6;)1.56401.00.5003.142.00.2486.34630X2型0.46(55°)1.60771.()0.6102.581.80.3404.622.00.3055.15X3型0.60(74°)1.65801.80.4313.65830XI型0.37(43°)1.55701.00.4913.202.00.2436.46X2型0.46(55°)1.59901.00.6032.601.80.3334.722.00.2995.26X3型0.60(74°)1.64611.80.4243.711060XI型0.37(43°)1.55

4、331.00.4863.232.00.2406.55X2型0.46(55°)1.59441.00.6012.611.80.3304.762.00.2975.29X30.60(74°)1.63981.80.4203.741310XI型0.37(43°)1.55141.00.4823.262.00.2386.61X2型0.46(55°)1.59201.00.5992.621.80.3284.792.00.2965.31X3型0.60(74°)1.63651.80.4193.751550XI型0.37(43°)1.55021.00.4803

5、.272.00.2376.64X2型0.46(55°)1.59051.00.5982.631.80.3274.802.00.2955.33X3型0.60(74°)1.63451.80.4183.76其他技術(shù)指標(biāo)如下:項(xiàng)目參數(shù)備注透過率289%波長范圍400-2000 nm折射率分布常數(shù) 公差W0.75%同一交換爐W2.5%不同爐，不同批次最大截距0.5 PP=2 n/A,/2透鏡有效直徑6070%名義直徑透鏡長度公差<2.5%按A"?值的變化而調(diào)整0/-0.04 mm指機(jī)械加工和拋光公差透鏡直徑公差+0.005 /-0.010 mm1.0 mm（對(duì)非鍍膜透鏡

6、）最小透鏡長度2.3 mm（對(duì)鍍膜透鏡）圓柱度W5 Um面垂直度W6 mrad材料耐溫<350 熱脹系數(shù)10X10-6/2 .產(chǎn)品訂貨信息本公司產(chǎn)品采用如下命名方法:SL A 孔徑角E C D 直徑截距波長 E F鍍膜角度A-孔徑角2 043°55°74°序號(hào)XIX2X3B-直徑(mm)1.()1.82.0序號(hào)1()1820C-截距P0.23().250.29序號(hào)023025029D-波長(nm)630830106013101550序號(hào)630830106013101550E-鍍膜單面鍍膜雙面鍍膜不鍍膜序號(hào)AR1AR2NF-角度1°2°3&

7、#176;4°2。4°6°8°序號(hào)1D2D3D4D2468示例:SL-X2-10-025-1310-AR2-3D,表示需要定購的自聚焦透鏡 孔徑角為55。、直徑1.0mm、截距0.25P、應(yīng)用波長1310nm、雙端面 傾角為3。并且雙面鍍膜。根據(jù)客戶要求，可對(duì)透鏡進(jìn)行的特殊工藝處理說明如下：（1）端面角度化處理:此種處理可以有效減少回光反射。有兩種 形式的角度化處理可供選擇，一種是單端面角度化處理：一端傾斜、 而另一端垂直于光軸（見圖1圖2）；另一種是雙端面角度化處理：兩 端面相互平行并都傾斜于光軸（見圖3）。（2）鍍防反射膜:在透鏡端面增鍍防反射膜，能

8、有效減少光能量損 失;同時(shí)有助于保護(hù)透鏡表面，避免潮濕、化學(xué)反應(yīng)和物理損傷。鍍層采用多層金屬氧化物，客戶可選擇鍍膜1-3層。各項(xiàng)指標(biāo)如下:項(xiàng)目非鍍膜鍍膜雙面反射率（標(biāo)準(zhǔn)入射）9-11%0.5%最大反射光譜寬度/入 土 15nm最大耐熱溫度350200 X 1000 小時(shí)最大濕度和可靠性盡量避免高溫潮濕在85y、相對(duì)濕度85% 下保證1000小時(shí)（3）柱面金屬化處理:柱面金屬化處理既可以給透鏡增加額外的保護(hù)，也可以在焊接時(shí)提供更為牢固的結(jié)合強(qiáng)度。訂貨時(shí)在訂貨信息后加-M表示需要進(jìn)行這種處理。例如:SL-X2-10-025-1310-AR2-3D-M,表示定購的自聚焦透鏡孔 徑角為55。、直徑1.

9、0mm、截距0.25P、應(yīng)用波長1310nm、雙端面傾 角為3。并且需要雙面鍍膜、柱面金屬化處理。柱而金屬化處理技術(shù)指標(biāo):項(xiàng)目規(guī)格焊接條件層數(shù)3焊料：含鉛鋅的低溫共熔錫合金外層物質(zhì)金助劑：松香名義厚度7 u m最大焊接溫度/時(shí)間：230/10sec金屬化區(qū)域的有 效面積95%冷卻：緩冷以避免熱沖擊最大焊接溫度230不超過10秒保證區(qū)域兩端0.5 mm以內(nèi)最大允許表面缺陷直徑為。.5 mm3 .使用注意事項(xiàng)取放時(shí)應(yīng)注意:打開透鏡包裝的盒蓋時(shí)應(yīng)特別小心,防止在打開盒 蓋時(shí)丟失透鏡（因?yàn)樵谶\(yùn)輸途中微小的自聚焦透鏡可能會(huì)脫離包裝槽 而附著在盒蓋上）。取放透鏡時(shí)應(yīng)用躡子夾住透鏡的側(cè)面，切勿夾持端 面或者

10、用手觸摸端面（端面若留下劃痕或指印，會(huì)極大的影響使用）。清洗時(shí)應(yīng)注意:若透鏡表面不慎染上污跡，那么必須清洗透鏡表面, 否則可能會(huì)影響正常使用。為了確保透鏡表面不留殘?jiān)话闱闆r下 清洗劑應(yīng)使用濃度95%的甲醇或丙酮溶液。(3)儲(chǔ)存時(shí)應(yīng)注意:原包裝打開后，若需長期儲(chǔ)存,則應(yīng)在包裝內(nèi)使用干 燥皿或干燥劑(如硅膠)以防止透鏡受潮，尤其對(duì)于非鍍膜透鏡。附:自聚焦透鏡原理簡介1 .什么是自聚焦透鏡：傳統(tǒng)的透鏡是通過控制透鏡表面的曲率,憑借光在介質(zhì)分界面的折射使光線匯聚于一點(diǎn)。 自聚焦透鏡又稱梯度漸變折射率(GRIN)透鏡，其內(nèi)部特殊的折射率分布使從透鏡端面入射的 光線在透鏡內(nèi)部沿正弦曲線傳播。其折射率變

11、化N(r)由下式描述：N(r)=N0(l-Ar72)圖1自聚焦透鏡折射率分布曲線(式中：N°表示自聚焦透鏡的中心折射率，r表示自聚焦透鏡的半徑，A表示自聚焦透鏡的折 射率分布常數(shù))自聚焦透鏡的主要應(yīng)用參數(shù)包括：透鏡直徑中；中心軸折射率N。；折射率分布常數(shù)A :數(shù)值孔徑NA (NA=nSino m ,式中n表示入射光 所在介質(zhì)的折射率，a m表示入射光線的最大孔徑角)；截距P (光束沿正弦軌跡傳播，完成一個(gè)正弦波周 期的長度即稱為一個(gè)截距P):透鏡長度Z (透鏡兩端面之間的距離即為透鏡長 度)°在不同長度的棒透鏡中，光的傳播軌跡不同。如下所示:倒立實(shí)像 Z=P/4端面等倍倒立

12、實(shí)像 Z=P/2正立實(shí)像 2=3P/4圖2不同長度的GRIY棒中光的傳播軌跡圖中，Z為透鏡長度，P為截距。如圖所示，沿棒透鏡長度方向的不同位置可以得到不編號(hào)：時(shí)間：2021年X月X日書山有路勤為徑，學(xué)海無涯苦作舟 頁碼：第9頁共11頁同的成像狀態(tài)。由此可見，選擇不同的棒透鏡長度，可起到凸透鏡或凹透鏡的作用，形成倒 立實(shí)像和虛像、正立實(shí)像和虛像。2 .自聚焦透鏡的制備：為了獲得折射率成梯度分布的棒透鏡，制備自聚焦透鏡最為常用的方法是離子交換法, 它具有成本低和容易控制等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛地用于光通信用自聚焦透鏡的制作。主要工序及流 程包括：玻璃熔煉，玻璃棒加工，拉制纖維，離子交換，棒透鏡抽樣測(cè)試。其基

13、本原理圖如 下：圖7離子交換法的基木原理由于一價(jià)金屬離子在玻璃中具有最大的擴(kuò)散系數(shù)，為獲得GRIN棒，在高溫下，將基礎(chǔ)玻 璃放入熔融鹽浴中，引發(fā)離子交換反應(yīng)，用熔鹽中的對(duì)折射率貢獻(xiàn)較小的離子部分替換基礎(chǔ) 玻璃中對(duì)折射率貢獻(xiàn)較大的離子，使這兩種離子在玻璃中的濃度形成一定的梯度，而在玻璃 中產(chǎn)生折射率梯度?；A(chǔ)玻璃中必須具有足夠的高極化率離子（H Cs- , Ag-等），而用 于離子交換的熔鹽應(yīng)含有電子極化率小的離子GC或Na-） .為滿足光通信用自聚焦透鏡的要求，基礎(chǔ)玻璃配方必須符合如下條件：1,符合設(shè)計(jì)要求的光學(xué)性能（折射率，光吸收等）：2,合理的熔制溫度，以及高溫下合適的粘度；3,滿足成型所

14、要求的料性：4,較高的離子交換系數(shù)；5,高溫及常溫下的足夠的化學(xué)穩(wěn)定性。此外,在透鏡端面增加防反射膜，可以有效地減少光能量的損失，有助于保護(hù)透鏡表面， 避免潮濕、化學(xué)反應(yīng)和物理損傷：對(duì)透鏡進(jìn)行端面角度化處理，可以有效減少表面的回光反 射：對(duì)透鏡進(jìn)行柱面金屬化處理，增加金屬化保護(hù)，可以使用戶將其焊接到相應(yīng)位置上，這 樣既可以保證與外界隔絕的密封，同時(shí)提供比環(huán)氧粘接更為牢固的結(jié)合強(qiáng)度。3 .自聚焦透鏡的應(yīng)用：由于從自聚焦透鏡端面入射的光線在透鏡內(nèi)部沿正弦曲線傳播，以及其圓柱狀的外形特 點(diǎn)，將適當(dāng)長度的GRIN棒用于光學(xué)系統(tǒng)，便可實(shí)現(xiàn)聚焦、準(zhǔn)直、成像等特定的功能，從而可 以應(yīng)用在多種不同的微型光學(xué)系

15、統(tǒng)中。聚焦：根據(jù)自聚焦透鏡的傳光原理，對(duì)于Z二P/4的自聚焦透鏡，當(dāng)從一端而輸入一束平行光時(shí)，經(jīng)過自聚焦透鏡后光線會(huì)匯聚在另一端面上。這種端而聚焦的功能是傳統(tǒng)曲而透鏡 所無法實(shí)現(xiàn)的。圖3自聚焦透鏡聚焦原理示意圖準(zhǔn)直：準(zhǔn)直是聚焦功能的可逆，反向應(yīng)用。對(duì)于Z=l/4P的自聚焦透鏡，當(dāng)匯聚光從自聚 焦透鏡一端面輸入時(shí)，經(jīng)過自聚焦透鏡后會(huì)轉(zhuǎn)變成平行光線。圖4自聚焦透鏡準(zhǔn)直原理示意圖自聚焦透鏡可應(yīng)用于要求有聚焦和準(zhǔn)直功能的各種場(chǎng)合，如：耦合器，準(zhǔn)直器，光隔離 器，光開關(guān)，波分復(fù)用器等等。圖5中兩個(gè)自聚焦透鏡分別用做準(zhǔn)直和聚焦。這樣我們可在 兩個(gè)自聚焦透鏡之間加入多種光學(xué)器件，例如：濾波片、偏振片、法拉第

16、旋光器等等，來構(gòu) 成多種光學(xué)無源器件。光學(xué)器件圖5自聚焦透鏡準(zhǔn)直和聚焦功能光軌跡示意圖此外，由于自聚焦透鏡可以通過水平端面完成聚焦功能，加之其簡單圓柱外型，使得他 具有耦合聚焦的功能，在進(jìn)行光能量連接及轉(zhuǎn)換中有著很廣泛的用途。自聚焦透鏡的這種功 能使其能夠應(yīng)用于多種光耦合場(chǎng)合，例如：光纖和光源、光纖和光電探測(cè)器以及光纖和光纖 之間的耦合等等。圖6中L1表示光源或光纖到自聚焦透鏡的端而的距離，Z為自聚焦透鏡的長度，L2為 自聚焦透鏡的端面到光纖的距離。調(diào)W L1使入射光在自聚焦透鏡的最大有效半徑之內(nèi)。調(diào) 行L2使出射光的焦點(diǎn)在光纖的有效半徑之內(nèi)。為了使光源或光纖發(fā)出的光經(jīng)過自聚焦透鏡 聚焦后能夠

17、有效地耦合進(jìn)光纖，就要調(diào)節(jié)L1和L2的大小，從而有效地提高耦合效率。此外，自聚焦透鏡也可用于成像。由于特定長度的自聚焦透鏡具有端而成像的特性，采用P/2的整數(shù)倍長透鏡可以實(shí)現(xiàn)顯 微攝像系統(tǒng)中端面到端面的像中繼傳輸。因此低色差的自聚焦透鏡在各種醫(yī)用內(nèi)窺鏡及工業(yè) 內(nèi)窺鏡中作為物鏡和中繼透鏡得到了越來越廣泛的應(yīng)用。單棒透鏡的直徑和視場(chǎng)角都很?。s為0.25 3. 0皿12°左右），而且成像距離也很 短，所以單根棒透鏡覆蓋的物而極小。因此，在使用中常常需要將棒透鏡排列成列陣。自聚 焦透鏡陣列（SLA）是80年代初發(fā)展起來的一種小型、輕量、高性能的新型透鏡。SLA由許多 根GRIN棒透鏡按一定規(guī)律排列而成，使之成復(fù)合像,到80年代中期，以L 1共軌成像列陣為 代表的列陣形成了系列