自聚焦透镜原理

　　自聚焦透镜原理

　　1. 自聚焦透镜简介

　　自聚焦透镜又称梯度折射率透镜，是指其内部的折射率分布沿径向逐渐减小的柱状光学透镜，具有聚焦和成像功能。

　　由于梯度折射率透镜具有端面准直、耦合和成像特性，加上它圆柱状小巧的外形特点，可以在多种不同的微型光学系统中使用更加方便。并在集成光学领域如微型光学系统、医用光学仪器、光学复印机、传真机、扫描仪等设备有着广泛的应用。

　　梯度折射率透镜是光通讯无源器件中必不可少的基础元器件。应用于要求聚焦和准直功能的各种场合，被分别使用在光耦合器、准直器、光隔离器、光开关、激光器等方面。

　　1.1 自聚焦透镜的特点

　　当光线在空气中传播遇到不同介质时，由于介质的折射率不同会改变其传播方向。传统透镜是通过控制透镜表面的曲率，利用产生的光程差使光线汇聚成一点。

　　自聚焦透镜与普通透镜的区别在于，自聚焦透镜材料折射率的分布沿径向逐渐减小，能够使沿轴向传输的光产生连续折射，从而实现出射光线平滑且连续的汇聚到一点。

　　自聚焦透镜利用了梯度变折射率分布沿径向逐渐减小的变化特征，其折射率变化由公式1表述。其折射率分布曲线见图3。

　　No ………自聚焦透镜中心折射率

　　r …………自聚焦透镜半径

　　根号A………自聚焦透镜的折射率分布常数

　　1.2 光在不同节距自聚焦透镜中的传播轨迹：

　　1.3 自聚焦透镜的主要参数

　　节距：在自聚焦透镜中，光束沿正弦轨迹传播完成一个正弦波周期的长度即称为一个节距。

　　透镜长度：自聚焦透镜透镜两端中心轴线间的距离。