zemax自聚焦透镜设计

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1、武汉理工大学《光电子应用》课程设计说明书目录摘要IAbstractII绪论11自聚焦透镜简介21.1自聚焦透镜21.2自聚焦透镜的特点21.3自聚焦透镜的主要参数32自聚焦透镜的应用42.1聚焦和准直42.2光耦合52.3单透镜成像62.4自聚焦透镜阵列成像63球面自聚焦透镜设计仿真73.1确定透镜模型73.2设置波长73.3数值孔径设定83.4自聚焦透镜光路84优化参数94.1光线相差分析94.2聚焦光斑分析104.33D模型10结束语11致谢12参考文献1314武汉理工大学《光电子应用》课程设计说明书摘

2、要本文主要说明应用梯度折射率对光传播的影响分析设计自聚焦透镜（GRINlens），自聚焦透镜主要应用于光纤传输系统中。自聚焦透镜同普通透镜的区别在于，自聚焦透镜材料能够使沿轴向传输的光产生折射，并使折射率的分布沿径向逐渐减小，从而实现出射光线被平滑且连续的汇聚到一点。利用此特性，G-lens在光纤传输系统中是构成准直、耦合、成像系统的主要部分。而它结构简单，体积小的特点更适用于小型光学器材中，例如窥镜系统。关键词：梯度折射率，自聚焦，光耦合，准直14武汉理工大学《光电子应用》课程设计说明书AbstractT

3、hisarticlemainshowingtheimpactanalysisdesignstheself-focusinglensusingthegradientrefractiveindextothelightemission(GRINlens),theself-focusinglensmainlyapplyintheopticalfibertransmissionsystem.Theself-focusinglenslieinwiththeordinarylens'difference,theself-

4、focusinglensmaterialcancausealongtheaxialtransmissionlighttohavetherefraction,andcausestherefractiveindexthedistributiontoreducegraduallyalongtheradialdirection,thusrealizestheexitraybysmoothandthecontinualgatheringtoaspot.Usingthischaracteristic,G-lensint

5、heopticalfibertransmissionsystemistheconstitutioncollimation,thecoupling,imagingsystem'smainpart.Butitsstructureissimple,thevolumesmallcharacteristicissuitableinthesmallopticsequipment,forexamplelookingglasssystem.Keywords:Gradientindex,GRINlens,Lightcoupl

6、ing,Collimation14武汉理工大学《光电子应用》课程设计说明书绪论自聚焦透镜体积小，重量轻，具有准直和聚焦作用，且耦合效率高。由双透镜组成的准直聚焦耦合系统中可以有较大间隙以插入滤波片、衰减片等来构成多种体积小、结构紧凑的无源器件，所以在光纤通信系统中得到越来越多的应用。由于这种GRIN棒内部的折射率变化可以调节，当它用于复杂的光学系统时，可以减少系统中光学元件的数量,在某些场合可以代替非球面光学元件。此外这种光学元件的几何形状简单,容易进行光学加工,且使用这种光学元件的系统具有结构紧凑、性能稳

7、定、成本低廉等优点。因此GRIN棒透镜已经被越来越多地应用于光学系统，尤其是在光纤通信领域中。其中自聚焦透镜用于光纤之间的连接、隔离、定向耦合，波分复用、解复用器件以及光开关等显示出独特的优势。ZEMAX是美国FocusSoftwareInc.所发展出的光学设计软件，可做光学组件设计与照明系统的照度分析，也可建立反射，折射，绕射等光学模型，并结合优化，公差等分析功能，是套可以运算Seqential及Non-Seqential的软件。　　ZEMAX是一套综合性的光学设计仿真软件，它将实际光学系统的设计概念、优

8、化、分析、公差以及报表整合在一起。ZEMAX不只是透镜设计软件而已，更是全功能的光学设计分析软件，具有直观、功能强大、灵活、快速、容易使用等优点。14武汉理工大学《光电子应用》课程设计说明书1自聚焦透镜简介1.1自聚焦透镜渐变折射率材料有径向渐变和轴向渐变折射率材料，自聚焦透镜是使用径向渐变折射率材料制成的透镜，其折射率分布式沿径向渐变的柱状光学透镜。具有准直、聚焦和成像功能[1]。随着人们对于信息需求量的日益增