基于渐变折射率透镜的激光投影仪照明光路设计

照明光路是决定投影仪光学引擎的光能利用率和光学体积的主要因素。传统照明光路针对朗伯光源进行收集与分配,无法从根本上消除系统光效低和体积大的缺点。设计了一种基于渐变折射率(GRIN)透镜阵列的单片式数字光处理(DLP)激光投影光学引擎的照明光路,以单级透镜系统取代了传统的聚光、匀光等结构复杂的光学组件。通过光线追迹软件对照明光路的光学特性进行了仿真评估,光能利用率达69.5%,照明均匀性达90.9%,光学体积仅为3.06cm3,达到了提高光效和减小体积的设计目的。

基于渐变折射率透镜的低损耗1×N微结构光纤耦合方法

提出了一种新型的、基于单个径向渐变折射率(GRIN)透镜的1×N光纤耦合方法,并基于水平入射以及垂直斜面入射光线的传播方程建立了用于求解点光源发出的光束在GRIN透镜斜面入射后的成像点的计算方法。通过将透镜前端面加工成多斜面棱镜,将输入光分为多束,光束聚焦位置可以通过系统参数来调整;被分割开的光束经会聚、优化像差后,实现1×N低损耗耦合,并进行了仿真研究;通过优化斜面倾角、物距等关键参数实现了光纤低损耗耦合。该设计方案结构简单,易于装配,为各类光子晶体光纤、多芯光纤、光纤组束和光纤合光提供了实用的耦合方法。

纵向应用形式的渐变折射率棒透镜的光学追迹研究

目前渐变折射率透镜的应用,通常都采用其主轴就是光线传播的光轴(横向应用)的形式,未见主轴垂直光轴应用的纵向应用分析说明。为此进行了相关光学追迹,证明直径中间45%以内光线球差很小。通过数据拟合发现光线在这种情况下满足抛物线函数,对今后DLS快轴准直等工作具有重要意义。

光纤透镜的光学原理与应用

在理论上分析了光纤透镜聚焦、成像和准直的光学原理,介绍了它们在激光光学、光电子、光通讯、医药器械等领域的应用.

基于光纤旋转连接器的光纤耦合效率研究

基于渐变折射率透镜准直器一定程度上可以提高空间光-光纤耦合效率,但会引入光纤与渐变折射率透镜装配误差和渐变折射率透镜间位置误差。鉴于以上两种误差情况,本文提出了修正光纤与渐变折射率透镜装配误差的位移法和基于楔形棱镜和平板玻璃的光束指向调整法。首先运用光线传输矩阵的数学分析方法建立了光线传输模型,分析当光纤与渐变折射率透镜存在距离误差和位置误差下耦合效率的变化,最后利用位移法降低了距离误差对插入损耗的影响,使系统插入损耗降低至0.2 dB。在存在位置误差下利用光束指向调整法降低插入损耗至0.7 dB。这两种方法可以有效提升光纤旋转连接器耦合效率。

应用于内窥镜的聚酰亚胺涂覆双包层光纤束（英文）

本文研究了一种适用于临床前研究的小型化(<0.4mm)、低成本纤维束内窥镜装置。该装置包含有一个渐变折射率(GRIN)透镜,它安装在光纤图像引导器的近端。提出了一种简化、低成本的装置连接方案,并讨论了可应用的连接方案。装置中使用的纤维束表面包覆有聚酰亚胺,其在长期和短期植入时都具有生物相容性。最终制备的装置能够承受化学清洗、消毒和高压灭菌,满足普通实验室和临床程序的需求,并且对整体性能有较小的影响。为了验证纤维束的成像质量,本文使用标准测试靶标和荧光微球进行评估。结果表明,光纤与自发荧光之间的串扰对成像质量的影响很小,该纤维束无需复杂光路和激光扫描即可实现荧光样品分子级的分辨率。

光纤甲烷气体传感器的设计与实验研究

为进一步提升对甲烷气体浓度测定的准确性和实时性,基于光纤传感器技术和微信号检测技术首先完成了光纤甲烷气体传感器的总体结构设计,重点完成了其中的感用光源和气室结构的选型设计,其中根据光纤甲烷气体传感器的应用环境提出了感用光源的选型原则,并最终确定采用半导体激光器为光源;分别对比反射型、透射型以及小型渐变折射率透镜气室结构的优劣势,确定采用小型渐变折射率透镜气室结构提高检测的灵敏度。最后,通过构建实验平台对传感器的光纤传播损耗、测试的精度和稳定性进行验证,并取得理想结果。

Elliptic Gaussian Optical Beam in Nonlinear Conical Graded-index Rod Lens

The propagation and transformation of an elliptic Gaussian optical beam(EGB) passing through a Kerr-law nonlinear conical graded-index rod lens are presented.In the rod lens, the EGB is treated as two dependent optical beams.The dimensionless beam-width parameters and the inverses of the curvature radii for the wavefront of the two beams are given semi-analytically,and the transformations of the EGB with the rod lens are derived by use of the ABCD law of Gaussian optical beam.

平行光束反射光强调制型光纤位移传感器研究

讨论并建立了一种基于平行光束发射光强调制的光纤位移传感器 ,该传感器的入射和接收光纤的端部都用渐变折射率光纤 (GRIN)制成的透镜耦合。入射光纤的渐变折射率光纤透镜发出的平行光束以一定入射角照射到试件表面 ,接收渐变折射率光纤透镜放置在入射光的镜面反射方向。详细分析了试件表面为镜面反射和朗伯反射时传感器的输出特性 ,由仿真计算可知 ,通过调整测头的结构参量 ,该传感器可获得较强的输出信号 ,适用于对测量范围和工作点有灵活要求的场合。