旭廷自聚焦透镜产品说明书22549.docx

自聚焦透镜镜产品说明书书北京旭廷科科技开发发有限公公司2004年年8月说明书目录录1. 产品概述及及参数列列表12. 订货信息33. 使用注意事事项5附：自聚焦焦透镜原原理简介介.61.产品概概述及参参数列表表自聚焦透镜镜又称梯梯度渐变变折射率率（GRRIN）透透镜，其其折射率率从中心心轴到周周边沿径径向梯度度减小，呈轴对称抛物线分布。它具备准直、聚焦、耦合等功能，具有体积小、耦合效率高、插入损耗低的优点，并且可以在端面成像。自聚焦透镜广泛用于各种有源、无源光器件，如光纤连接器、光纤耦合器、波分复用器、光衰减器、光隔离器、光滤波器、光开关、光纤准直器、掺铒光纤放大器、光纤光栅等；同时它也广泛应用于医用光学领域，如数码电子宫腔镜等医用内窥镜。本公司生产产的自聚聚焦透镜镜主要用用于光通通信领域域，其表表面质量量指标如如下：针孔、麻点点：直径径范围内内不允许许存在直直径大于于30uum的缺缺陷；不不允许直直径大于于10uum的杂杂质缺陷陷存在；直径在在10uum330umm之间的的缺陷少少于4处处。划痕：不允允许宽度度超过55um的的划伤；允许宽宽度小于于2umm的划伤伤存在；不允许许宽5uum长2200uum划伤伤。崩边：在中中心区域域的900范围围内不得得有崩边边。主要应用参参数如下下表：波长(nm)型号数值孔径NA中心折射率率N0直径(mm)折射率分布布常数平平方根AA1/22Z（P/44）630X1型0.37(43oo)1.564401.00.50003.142.00.24886.34X2型0.46(55oo)1.607771.00.61002.581.80.34004.622.00.30555.15X3型0.60(74oo)1.658801.80.43113.65830X1型0.37(43oo)1.557701.00.49113.202.00.24336.46X2型0.46(55oo)1.599901.00.60332.601.80.33334.722.00.29995.26X3型0.60(74oo)1.646611.80.42443.711060X1型0.37(43oo)1.553331.00.48663.232.00.24006.55X2型0.46(55oo)1.594441.00.60112.611.80.33004.762.00.29775.29X30.60(74oo)1.639981.80.42003.741310X1型0.37(43oo)1.551141.00.48223.262.00.23886.61X2型0.46(55oo)1.592201.00.59992.621.80.32884.792.00.29665.31X3型0.60(74oo)1.636651.80.41993.751550X1型0.37(43oo)1.550021.00.48003.272.00.23776.64X2型0.46(55oo)1.590051.00.59882.631.80.32774.802.00.29555.33X3型0.60(74oo)1.634451.80.41883.76其他技术指指标如下下：项目参数备注透过率89波长范围440020000 nnm折射率分布布常数公公差0.755同一交换炉炉2.5不同炉，不不同批次次最大截距0.5 PPP=2/A1/2透镜有效直直径60700名义义直径透镜长度公公差2.5按A1/22值的变变化而调调整0/-0.04 mm指机械加工工和抛光光公差透镜直径公公差+0.0005 /-0.0100 mmm最小透镜长长度1.0 mmm(对对非镀膜膜透镜)2.3 mmm(对对镀膜透透镜)圆柱度5m面垂直度6 mrrad材料耐温350 oC热胀系数10×100-6/ oC2.产品订订货信息息本公司产品品采用如如下命名名方法：A-孔径角角243o55o74o序号X1X2X3B-直径(mm)1.01.82.0序号101820C-截距PP0.230.250.29序号023025029D-波长(nm)630830106013101550序号630830106013101550E-镀膜单面镀膜双面镀膜不镀膜序号AR1AR2NF-角度1o2o3o4o2o4o6o8o序号1D2D3D4D2468示例:SLL-X22-100-0225-113100-ARR2-33D，表表示需要要定购的的自聚焦焦透镜孔孔径角为为55oo、直径径1.00mm、截截距0.25PP、应用用波长113100nm、双双端面倾倾角为33o并且双双面镀膜膜。根据客户要要求,可可对透镜镜进行的的特殊工工艺处理理说明如如下:（1）端面面角度化化处理:此种处处理可以以有效减减少回光光反射。有两种形式的角度化处理可供选择，一种是单端面角度化处理：一端倾斜、而另一端垂直于光轴（见图1图2）；另一种是双端面角度化处理：两端面相互平行并都倾斜于光轴（见图3）。 (2)镀镀防反射射膜:在在透镜端端面增镀镀防反射射膜，能能有效减减少光能能量损失失;同时有有助于保保护透镜镜表面,避免潮潮湿、化化学反应应和物理理损伤。镀层采用多多层金属属氧化物物，客户户可选择择镀膜11-3层层。各项项指标如如下:项目非镀膜镀膜双面反射率率(标准准入射)9110.5最大反射光光谱宽度度/±15nnm最大耐热温温度350oCC200oCC×10000小时时最大湿度和和可靠性性尽量避免高高温潮湿湿在85oCC、相对对湿度885下下保证110000小时(3)柱面面金属化化处理:柱面金金属化处处理既可可以给透透镜增加加额外的的保护，也也可以在在焊接时时提供更更为牢固固的结合合强度。订订货时在在订货信信息后加加-M表表示需要要进行这这种处理理。例如:SLL-X22-100-0225-113100-ARR2-33D-MM，表示示定购的的自聚焦焦透镜孔孔径角为为55oo、直径径1.00mm、截截距0.25PP、应用用波长113100nm、双双端面倾倾角为33o并且需需要双面面镀膜、柱柱面金属属化处理理。柱面金属化化处理技技术指标标:项目规格焊接条件层数3焊料：含铅铅锌的低低温共熔熔锡合金金助剂：松香香最大焊接温温度/时时间：2230ooC/110seec冷却：缓冷冷以避免免热冲击击外层物质金名义厚度7m金属化区域域的有效效面积95最大焊接温温度230oCC不超过100秒保证区域两端0.55 mmm以内最大允许表表面缺陷陷直径为为0.55 mmm3.使用注注意事项项(1)取放放时应注注意:打打开透镜镜包装的的盒盖时时应特别别小心,防止在在打开盒盒盖时丢丢失透镜镜(因为为在运输输途中微微小的自自聚焦透透镜可能能会脱离离包装槽槽而附着着在盒盖盖上)。取取放透镜镜时应用用镊子夹夹住透镜镜的侧面面,切勿勿夹持端端面或者者用手触触摸端面面(端面面若留下下划痕或或指印,会极大大的影响响使用)。(2)清洗洗时应注注意:若若透镜表表面不慎慎染上污污迹，那那么必须须清洗透透镜表面面,否则则可能会会影响正正常使用用。为了了确保透透镜表面面不留残残渣,一一般情况况下清洗洗剂应使使用浓度度>955%的甲甲醇或丙丙酮溶液液。(3)储存存时应注注意:原原包装打打开后,若需长长期储存存,则应应在包装装内使用用干燥皿皿或干燥燥剂（如如硅胶）以以防止透透镜受潮潮,尤其其对于非非镀膜透透镜。附:自聚焦焦透镜原原理简介介1什么是是自聚焦焦透镜：传统的透镜镜是通过过控制透透镜表面面的曲率率，凭借借光在介介质分界界面的折折射使光光线汇聚聚于一点点。自聚聚焦透镜镜又称梯梯度渐变变折射率率(GRRIN)透镜，其其内部特特殊的折折射率分分布使从从透镜端端面入射射的光线线在透镜镜内部沿沿正弦曲曲线传播播。其折折射率变变化N(r)由由下式描描述： N(r)=N0(1-Ar22/2)(式中：NN0表示自自聚焦透透镜的中中心折射射率，rr表示自自聚焦透透镜的半半径，AA表示自自聚焦透透镜的折折射率分分布常数数)自聚焦透镜镜的主要要应用参参数包括括：透镜直径；中心轴折射射率N00 ；折射率分布布常数 A ；数值孔径 NA（NNA=nnSinnm ，式式中 nn表示入入射光所所在介质质的折射射率，m表示入入射光线线的最大大孔径角角）；截距P（光光束沿正正弦轨迹迹传播，完完成一个个正弦波波周期的的长度即即称为一一个截距距P）；透镜长度ZZ（透镜镜两端面面之间的的距离即即为透镜镜长度）。图1 自聚聚焦透镜镜折射率率分布曲曲线在不同长度度的棒透透镜中，光光的传播播轨迹不不同。如如下所示示：图2 不同同长度的的GRIIN棒中中光的传传播轨迹迹图中，Z为为透镜长长度，PP为截距距。如图图所示，沿沿棒透镜镜长度方方向的不不同位置置可以得得到不同同的成像像状态。由由此可见见，选择择不同的的棒透镜镜长度，可可起到凸凸透镜或或凹透镜镜的作用用，形成成倒立实实像和虚虚像、正正立实像像和虚像像。2.自聚焦焦透镜的的制备：为了获得折折射率成成梯度分分布的棒棒透镜，制制备自聚聚焦透镜镜最为常常用的方方法是离离子交换换法，它它具有成成本低和和容易控控制等优优点，被被广泛地地用于光光通信用用自聚焦焦透镜的的制作。主要工序及流程包括：玻璃熔炼，玻璃棒加工，拉制纤维，离子交换，棒透镜抽样测试。其基本原理图如下：图7 离子子交换法法的基本本原理由于一价金金属离子子在玻璃璃中具有有最大的的扩散系系数，为为获得GGRINN棒，在在高温下下，将基基础玻璃璃放入熔熔融盐浴浴中，引引发离子子交换反反应，用用熔盐中中的对折折射率贡贡献较小小的离子子部分替替换基础础玻璃中中对折射射率贡献献较大的的离子，使使这两种种离子在在玻璃中中的浓度度形成一一定的梯梯度，而而在玻璃璃中产生生折射率率梯度。基基础玻璃璃中必须须具有足足够的高高极化率率离子( Tl+，Cs+ ，Agg+ 等)，而而用于离离子交换换的熔盐盐应含有有电子极极化率小小的离子子(K+ 或Naa+)。为满足光通通信用自自聚焦透透镜的要要求，基基础玻璃璃配方必必须符合合如下条条件：1，符合设设计要求求的光学学性能（折折射率，光光吸收等等）；2，合理的的熔制温温度，以以及高温温下合适适的粘度度；3，满足成成型所要要求的料料性；4，较高的的离子交交换系数数；5，高温及及常温下下的足够够的化学学稳定性性。此外，在透透镜端面面增加防防反射膜膜，可以以有效地地减少光光能量的的损失，有有助于保保护透镜镜表面，避避免潮湿湿、化学学反应和和物理损损伤；对对透镜进进行端面面角度化化处理，可可以有效效减少表表面的回回光反射射；对透透镜进行行柱面金金属化处处理，增增加金属属化保护护，可以以使用户户将其焊焊接到相相应位置置上，这这样既可以保保证与外外界隔绝绝的密封封，同时时提供比比环氧粘粘接更为为牢固的的结合强强度。3自聚焦焦透镜的的应用：由于从自聚聚焦透镜镜端面入入射的光光线在透透镜内部部沿正弦弦曲线传传播，以以及其圆圆柱状的的外形特特点，将将适当长长度的GGRINN棒用于于光学系系统，便便可实现现聚焦、准准直、成成像等特特定的功功能，从从而可以以应用在在多种不不同的微微型光学学系统中中。聚焦：根据据自聚焦焦透镜的的传光原原理，对对于Z=P/44的自聚聚焦透镜镜，当从从一端面面输入一一束平行行光时，经经过自聚聚焦透镜镜后光线线会汇聚聚在另一一端面上上。这种种端面聚聚焦的功功能是传传统曲面面透镜所所无法实实现的。图3 自聚聚焦透镜镜聚焦原原理示意意图准直：准直直是聚焦焦功能的的可逆，反反向应用用。对于于Z=11/4PP的自聚聚焦透镜镜，当汇汇聚光从从自聚焦焦透镜一一端面输输入时，经经过自聚聚焦透镜镜后会转转变成平平行光线线。图4 自聚聚焦透镜镜准直原原理示意意图自聚焦透镜镜可应用用于要求求有聚焦焦和准直直功能的的各种场场合，如如：耦合合器，准准直器，光光隔离器器，光开开关，波波分复用用器等等等。图55中两个个自聚焦焦透镜分分别用做做准直和和聚焦。这这样我们们可在两两个自聚聚焦透镜镜之间加加入多种种光学器器件，例例如：滤滤波片、偏偏振片、法法拉第旋旋光器等等等，来来构成多多种光学学无源器器件。图5 自聚聚焦透镜镜准直和和聚焦功功能光轨轨迹示意意图此外，由于于自聚焦焦透镜可可以通过过水平端端面完成成聚焦功功能，加加之其简简单圆柱柱外型，使使得他具具有耦合合聚焦的的功能，在在进行光光能量连连接及转转换中有有着很广广泛的用用途。自自聚焦透透镜的这这种功能能使其能能够应用用于多种种光耦合合场合，例例如：光光纤和光光源、光光纤和光光电探测测器以及及光纤和和光纤之之间的耦耦合等等等。图6 自聚聚焦透镜镜耦合聚聚焦功能能光轨迹迹示意图图图6中 LL1表示示光源或或光纤到到自聚焦焦透镜的的端面的的距离，Z为自聚焦透镜的长度，L2为自聚焦透镜镜的端面面到光纤纤的距离离。调节节 L11使入射射光在自自聚焦透透镜的最最大有效效半径之之内。调调节 L2使使出射光光的焦点点在光纤纤的有效效半径之之内。为为了使光光源或光光纤发出出的光经经过自聚聚焦透镜镜聚焦后能够够有效地地耦合进进光纤，就就要调节节 L11和 L22的大小小，从而而有效地地提高耦耦合效率率。此外，自聚聚焦透镜镜也可用用于成像像。由于特定长长度的自自聚焦透透镜具有有端面成成像的特特性，采采用P/2 的的整数倍倍长透镜镜可以实实现显微微摄像系系统中端端面到端端面的像像中继传传输。因因此低色色差的自自聚焦透透镜在各各种医用用内窥镜镜及工业业内窥镜镜中作为为物镜和和中继透透镜得到到了越来来越广泛泛的应用用。单棒透镜的的直径和和视场角角都很小小（约为为0.22533.0mmm，112o左右），而而且成像像距离也也很短，所所以单根根棒透镜镜覆盖的的物面极极小。因因此，在在使用中中常常需需要将棒棒透镜排排列成列列阵。自自聚焦透透镜阵列列（SLLA）是是80年年代初发发展起来来的一种种小型、轻轻量、高高性能的的新型透透镜。SSLA由由许多根根GRIIN棒透透镜按一一定规律律排列而而成，使使之成复复合像。到到80年年代中期期，以11：1共共轭成像像列阵为为代表的的列阵形形成了系系列产品品，在办办公自动动化设备备，如复复印机。传传真机以以及图像像扫描光光学部件件方面得得到广泛泛应用，成成为此类类设备更更新换代代的关键键部件。由于GRIIN棒内内部折射射率变化化可以调调节，当当它用于于复杂的的光学系系统时，可可以减少少系统中中光学元元件的数数量，在在某些场场合可以以代替非非球面光光学元件件。此外外这种光光学元件件的几何何形状简简单，容容易进行行光学加加工，且且使用这这种光学学元件的的系统具具有结构构紧凑、性性能稳定定、成本本低廉等等优点。因因此GRRIN棒棒透镜已已经被越越来越多多地应用用于光学学系统，尤尤其是在在光纤通通信领域域中。它它在光纤纤之间的的连接、隔隔离、定定向耦合合、波分分复用/解复用用器件以以及光开开关等方方面显示示出独特特的优势势。 15