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1、第29卷第1期光学技术Vol.29No.12003年1月OPTICALTECHNIQUEJan.2003文章编号:1002-1582(2003)01-0027-03梯度折射率棒透镜的色差估计郝寅雷,金龙文,赵文兴(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,长春130022)摘要: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
2、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。关键词:梯度折射率;透镜;色差;离子交换+中图分类号:TQ171.734;TB133文献标识码:AEstimationofgradientindexrodlenschromaticaberrationHAOYin-lei,JINLong-wen,ZHAOWen-xing(ChangchunInstituteofOptics,FineMechanicsandPhysics,CAS,Changchun130
3、022,China)Abstract:Contributingfactorstochromaticaberrationofgradientindex(GRIN)rodlensisinvestigated.Basedonopticalglasspropertiescalculatingmodel,dependenceofchromaticaberrationevaluatingfunctiononbaseglassproperties,natureofex-changingion-pair,andthequantityofi
4、onexchangingwasestablished.CalculationonchromaticaberrationofGRINrodlens++++++preparedbyNa/Li,K/CsandK/Tiexchangingwasperformed.Theresultshowsthatthefunctionvaluemainlyde-pendsonbaseglasspropertiesandnatureofexchangingion-pair,andhardlydependsonthequantityofionexc
5、hanging.Keywords:GRIN;lens;chromaticaberration;ionexchanging信领域,它可以用于制作光纤之间的连接、隔离、定1引言[1]向耦合、波分复用器件以及光开关等;二是作为[2][3]梯度折射率(GRIN)棒透镜,是一种折射率沿径成像元件的应用,它可以用于医用的内窥镜、[4]向变化的圆柱状光学元件。其内部距中心轴r处的CD机的读取镜头,以及传真机和复印机等办公[5]折射率Nr可用式(1)表示设备的成像系统。与光纤通信用自聚焦透镜A2(Selfoclens)不同,成像用GRIN
6、光学元件工作波长Nr=N01-r(1)2范围通常较宽,为保证使用GRIN透镜的系统具有式中N0为棒透镜中心轴上折射率;A为折射率分合格的成像质量,不仅要求透镜内部折射率分布曲布常数(聚焦参数)。线满足一定要求,而且要求透镜具有足够低的色差。由于这种透镜内部折射率的梯度分布特征,从近几年来,许多研究者对用于成像系统的透镜端面入射的光线在透镜内部将沿正弦曲线传GRIN棒透镜的色差特性进行了广泛而深入的研播。将适当长度的GRIN棒用于光学系统,便可实究。K.Nishizawa[6]推导出了GRIN棒透镜的轴向现一定的功能(聚焦、
7、准直、成像等)。由于这种光学色差评价函数,Fantone在HSD模型的基础之上提元件内部的折射率变化可以调节,当它用于复杂的出了零色差透镜设计原则,他认为,通过合理地设计光学系统时,可以减少系统中光学元件的数量,在某基础玻璃性能,可以通过离子交换工艺获得轴向色些场合可以代替非球面光学元件。此外这种光学元差为零的GRIN棒透镜。但对于光学性能偏离要求件加工简单,且使用这种光学元件的系统具有结构的玻璃,并未给出透镜的色差。紧凑、性能稳定、成本低廉等优良特性。本文将根据干福熹的玻璃性质计算模型,对GRIN透镜主要应用在两个方面:
8、一是光纤通GRIN棒透镜色差与玻璃组成和交换离子性能的关收稿日期:2002-02-04基金项目:中国科学院创新基金(No.C01L01)作者简介:郝寅雷(1974-),男,中国科学院长春光学精密机械与物理研究所博士后,从事光学材料方面的研究。27光学技术第29卷系进行计算,为低色差GRIN棒透镜的制作提
