自聚焦透镜光学特性参数测量new

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1、42第八卷第二期实验技术与臂理Vo!．8No．2IQ$1自聚焦透镜光学特性参数测量吕如寿陈志清(华中理I大学光学糸)近几年来，由梯度折射率光纤制成的自聚焦透镜在微型光学系统、光纤通讯、医用光学诊断器和复印机等方面的用途越来越广泛。这些应用是多种技术发展的结果，但更离不开测量技术。自聚焦透镜的光学特性参数测量与酱通避镜的略有不同，它需用若干专用仪器，数据处理也比较复杂。本文介绍一种用常规仪器的简易测量方法，测量这些光学特性参数，可以解决一般应用中的测量问题。(一)周期长度p和焦距，的测量一束平行光垂直射入自聚透镜上时，在子午面上，透镜内任一截面上的光束半径由(

2、1)式确定，即r=Rcos(警)㈦式中，是自聚焦透镜的半径，Z是其长度，这样，铡得r，就可由(1)式计算周期长度p。由成象原理知，当入射的光束半径为时，则输出墙面的光束半径r与入射光束半径之比为号=争，或舌={r1一㈤⋯式中，是透镜焦点剜端面的距离。测得rt，由(2)式可计算出焦距，图1是测量装置简图。]·旧．撇：自聚焦透镜U显微镜光潭准直管光阑图l铡量焦距装置简图(二)数值孔径的测量与普通透镜一样，并非所有的光线都能够通过自聚焦透镜成象，它也有数值孔径Ⅳ，它与前者不同点是，它的NA随入射光线的位置而变化。一个I／4周期长的自自聚焦透镜光学特性参数测量43聚

3、焦透镜的数值孔径Ⅳ为：Ⅳ^／～(～Rr)=Ⅳ。^／一()。㈣式中Ⅳo：”。AR是中心轴上的数值孔径，即最大数值孔径Ⅳ⋯，与此相应的最大数值孔径角为0⋯，则ⅣAc：sin0(4)在推导(3)式中，略去了展开式的高次项。用(4)式可以求最大数值孔径NAo，因为，只要求得0⋯，就可求得Ⅳo。图2是测量装置简图。先用显微镜通过自聚焦透镜观察发光圆斑的象，然后，前后移动光阑，直至透镜整个视场与圆斑大小重台，铡出圆斑半径R与圆斑至透镜的距离J，即可求得0⋯，从而可求得NAo。光丽图2测量最大数值孔径装置简图(-)聚焦参数A可由下式计算A=tA(5)(四)中心折射宰no的

4、测量自聚焦透镜的中心折射率可由上述所得的和0⋯计算求得，即no=fmO／A·R·sin(z)(6)(五)分辨率的测量由于自聚焦透镜可以把物空间的物体成象在有限远的象空间，由此可以通过自聚焦透镜将分辨率板成象，然后用显微镜观察此象，观察能分辨的单元数，再由表查得分辨率。因为自聚焦透镜口径很小，测量时光耦台得好坏对测量影响较大，所以，如用平行光照明，必须使准直管的口径尽量小，这祥光耦台得好，所铡分辨率比较准确。(六)折射率分布t，的测量测量(r，应用最广的方法是纵向干涉法，亦称切片干涉法，此法是通过干涉显微镜观察自聚焦透镜的一片薄切片，切片垂直于光轴切取，并抛成

5、平行平面。由于折射率差异导致不同的光程，因而产生干涉条纹位移，从干涉条纹图样来判剐其折射率差和折射率的分布。实验可以采用反射光干涉系统，亦可以采用透射光干涉系统，两种系统都可得到直观的条纹。调整参考反射镜的倾角，对比平行条纹的村度来观察样品，其条纹位实验技术与管理移正比于折时率的变化。也可以将荣纹调成均匀背景来观察样品。由条纹的等折射率点的连线可以得到等折射率曲线图，其相邻两暗环(或亮环)之间的折射率差为△=2／2f(7)式巾^为照射光的波长，f是样品的厚度。利用该方法iI9f量一组数据如下．供参考。样品：直径2．13ram，长度17．15mm~输出光斑半径

6、0．36ram}焦点距端面距离5．50ram；周期长度87．64ram；焦距16．42；数值孔径0．119；聚焦参数0．072；中心折射率1．537。分辨率(线对,／F~tITI)：物距为69．5mra时，23．6物距为59ram时，28．1}物距为49．5mm时，35．4。(1990．i0．修改稿)唧’。’m-’。’。。。。}。：!；1’墙。。啡喜半自动显微图象分析仪在追踪曲线峰面积中的应用；’张桂英。(北京大学)：传统的面积测量方法有剪纸法、求积仪法和数格法，如用数格测量曲线包÷围的面积，要一个一个地数格子，遇刊不够一个格子处，要用目测法估计，费时，费力

7、，测量误差大。半自动图象分析仪的应用，使得面积测量得刊进一步i发展，其测量步骤如下。接通电源，开机，向微机输入程序命令，调出程序和参数，选好参数。把差热曲线图纸或照片放刊工作板上，用电笔跟踪要测的谷(或峰)的面积轮廓，跟踪后，你所需测量的参数一面积、周长等值就在屏幕上显示出来。；如还需进一步处理数据，将数据存起，调出新程序，或分类，或统计，结果显示出分类表、直方图和累积图等，还可打印结果作者运用半自动图象分析仪的特殊功能，把它推广到地质图谱分析，如x光衍射图谱。实践告诉我们，凡是求蜂面积的类似图谱均可以采用这种仪器求峰面积。．由于各种图谱的形状不同，如差热图

8、谱曲线的峰形状较宽而平，而X光衍射图谱曲线峰的形状窄