自聚焦透镜分光膜的研制

自聚焦透镜原理自聚焦透镜原理自聚焦透镜是透过对称性、非线性及调制折射率等物理原理实现像场聚焦的一种特殊透镜。

下面从透镜的原理、优缺点、应用等方面详细阐述自聚焦透镜。

一、透镜原理自聚焦透镜的特殊透镜结构可以实现像场聚焦，从而取代了传统透镜在成像、激光器谐振腔、波长多重分配等领域的应用。

其原理是通过光的非线性效应和调制折射率，将成像面扩散出去的光再次聚焦到出发点。

具体来说，利用一系列朝向光学轴的正十二面体聚集光束，将其转化为圆锥形进入光学介质，并以非线性效应将光线向外扩散，这样光线将在物体与透镜之间反复传播，直到聚焦于物体上的点，实现自聚焦效应。

二、优缺点优点：1. 自聚焦透镜具有非常好的像场聚焦效果，在高分辨率、遥感、医学图像处理等领域有广泛应用。

2. 自聚焦透镜也可用于激光器的谐振腔，可在微型化和集成化的光学器件中实现激光输出，提高激光器功率和效率。

3. 自聚焦透镜还可以用于波长多重分配(WDM)功能中，可将不同波长光线压缩到一个传输链路中，从而实现光纤通信。

缺点：1. 自聚焦透镜成像质量受到自聚焦焦点的影响，对非对准的光源敏感，对光场分布不均匀的图像处理效果欠佳。

2. 自聚焦透镜成像距离通常比传统透镜要近，需要一定的设计误差来确保成像质量。

3. 自聚焦透镜结构和材料制备要求较高，制造成本相对较高。

三、应用1. 自聚焦透镜可以应用于成像领域，例如摄像头、高分辨率显微镜的设计与制造，改善成像质量。

2. 自聚焦透镜还广泛应用于工业激光加工中，如激光微加工、激光切割、激光排版等领域，可提高激光加工的精度和效率。

3. 自聚焦透镜还可用于多波长波分复用(WDM)系统，实现不同波长光线的传输。

总之，自聚焦透镜的成像效果优秀，功能广泛，长期以来一直是光学器件的研究热点。

随着光学器件制造技术的不断发展，相信它的应用范围也会越来越广，为人类制造更多优秀光学器件。

z e m a自聚焦透镜设计Newly compiled on November 23, 2020目录摘要 (I)Abstract (II)绪论 (1)1 自聚焦透镜简介 (2)自聚焦透镜 (2)自聚焦透镜的特点 (2)自聚焦透镜的主要参数 (3)2 自聚焦透镜的应用 (4)聚焦和准直 (4)光耦合 (5)单透镜成像 (6)自聚焦透镜阵列成像 (6)3 球面自聚焦透镜设计仿真 (7)确定透镜模型 (7)设置波长 (7)数值孔径设定 (8)自聚焦透镜光路 (8)4 优化参数 (9)光线相差分析 (9)聚焦光斑分析 (10)3D模型 (10)结束语 (11)致谢 (12)参考文献 (13)摘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（GRIN lens），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AbstractThis article main showing the impact analysis designs the self-focusing lens using the gradient refractive index to the light emission (GRIN lens), the self-focusing lens mainly apply in the optical fiber transmission system. The self-focusing lens lie in with the ordinary lens' difference, the self-focusing lens material can cause along the axial transmission light to have the refraction, and causes the refractive index the distribution to reduce gradually along the radial direction, thus realizes the exit ray by smooth and the continual gathering to a spot. Using this characteristic, G-lens in the optical fiber transmission system is the constitution collimation, the coupling, imaging system's main part. But its structure is simple, the volume small characteristic is suitable in the small optics equipment, for example looking glass system.Keywords:Gradient index, GRIN lens, Light coupling,Collimation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。

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910183753.3(22)申请日 2019.03.12(71)申请人 飞秒光电科技（西安）有限公司地址 710119 陕西省西安市高新区新型工业园发展大道18号(72)发明人 张红菊　刘政　(74)专利代理机构 西安佩腾特知识产权代理事务所(普通合伙) 61226代理人 张倩(51)Int.Cl.G02B 6/32(2006.01)G02B 3/00(2006.01)G02B 1/10(2015.01)C23C 14/30(2006.01)(54)发明名称一种分光自聚焦透镜镀膜方法及Glens透镜(57)摘要本发明涉及分光自聚焦透镜镀膜方法及Glens透镜，包括以下方法：1)确定膜系结构：根据Glens透镜的折射率分布及技术需求，确定高折射率材料H和低折射率材料L，进而确定初步膜系结构；2)优化膜系结构：根据技术需求和初步膜系结构，利用TFC软件，计算初步膜系结构的等效折射率，对初步膜系结构进行优化，得到优化膜系结构；3)根据优化的膜系结构采用IAD离子束辅助沉积法在Glens透镜的出光面上镀膜。

本发明解决了现有的分光膜镀膜方式所存在的问题，本发明为Glens透镜提供了一种镀膜方法，工艺简单，稳定性高。

权利要求书1页 说明书3页 附图2页CN 109856729 A 2019.06.07C N 109856729A权　利　要　求　书1/1页CN 109856729 A1.一种分光自聚焦Glens透镜镀膜方法，其特征在于，包括以下方法：1)确定膜系结构：根据Glens透镜的折射率分布及技术需求，确定高折射率材料H和低折射率材料L，进而确定初步膜系结构；2)优化膜系结构：根据技术需求和初步膜系结构，利用TFC软件，计算初步膜系结构的等效折射率，对初步膜系结构进行优化，得到优化膜系结构；3)根据优化的膜系结构采用IAD离子束辅助沉积法在Glens透镜的出光面上镀膜。

专利名称：自聚焦微透镜阵列的制作系统及制作方法专利类型：发明专利
发明人：曹文田
申请号：CN201610955449.2
申请日：20161103
公开号：CN106324727A
公开日：
20170111
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了自聚焦微透镜阵列的制作系统及制作方法，包括如下步骤：1)薄膜微型光学谐振腔的制备，在衬底上生长第一层金属薄膜，接着在第一层金属薄膜上生长一层半导体薄膜，最后在半导体薄膜上生长第二层金属薄膜，半导体薄膜与第一层金属薄膜和第二层金属薄膜的界面处形成肖特基结；2)光照形成自聚焦微透镜阵列，把制备的薄膜微型光学谐振腔放置于激光光路中，激光经滤波、准直后，垂直聚焦在薄膜型光学谐振腔的表面，光从衬底一侧进入，从第二层金属薄膜一侧透出，照射设定时间后，得到自聚焦微透镜阵列。

本发明构造精巧、制备简单、不产生任何污染排放、不浪费材料、成品率高。

透镜的口径由照射光束横截面尺寸决定。

申请人：山东师范大学
地址：250014 山东省济南市历下区文化东路88号
国籍：CN
代理机构：济南圣达知识产权代理有限公司
代理人：张晓鹏
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自聚焦透镜生产工艺流程自聚焦透镜的生产工艺流程相对复杂，需要经过多道工序才能完成。

下面我将详细介绍自聚焦透镜的生产工艺流程，希望能对读者有所帮助。

第一步：原材料准备自聚焦透镜的原材料主要包括玻璃、金属和塑料等材料。

在生产过程中，需要首先准备好这些原材料。

玻璃是自聚焦透镜的主要材料，需要选择质量优良的光学玻璃；金属材料主要用于制作透镜框架；塑料材料用于制作透镜的外壳等。

第二步：玻璃加工玻璃是透镜的主要材料，需要进行精密的加工才能满足透镜的要求。

首先需要将原材料的光学玻璃进行切割、磨边和打磨等加工工序，以确保透镜具有平整的表面和精确的尺寸。

接着需要进行光学涂层处理，这是为了增加透镜的透光性能，提高其光学性能。

第三步：透镜设计在制作透镜之前，需要进行透镜的设计工作。

透镜的设计是由光学工程师完成的，需要根据透镜的使用要求和参数进行设计。

设计工作包括透镜的几何形状、曲率半径、焦距等参数的确定，确保透镜能够达到预期的焦距和成像效果。

第四步：透镜组装透镜的组装是整个生产过程中的关键步骤。

在透镜组装过程中，需要将经过加工的玻璃透镜、金属框架和塑料外壳等元件按照设计要求进行组合。

组装过程需要保证透镜的各个部件能够正确连接，确保透镜的可靠性和稳定性。

第五步：功能测试在透镜组装完成后，需要进行功能测试以确保透镜的性能符合要求。

功能测试包括透镜的自动调焦功能、成像效果等参数的检测。

只有通过了功能测试，透镜才能被认为是合格的。

第六步：包装和质检最后一步是对已经通过功能测试的透镜进行包装和质检。

包装工作主要是将透镜放入适当的包装盒中，并标注相关信息。

质检工作是对透镜的外观和性能进行检查，确保透镜的质量符合标准要求。

总结：自聚焦透镜的生产工艺流程较为复杂，需要经过多道工序才能完成。

从原材料准备到玻璃加工、透镜设计、组装、功能测试到最后的包装和质检，每个环节都至关重要，影响着透镜的最终质量。

希望通过本文的介绍，读者能对自聚焦透镜的生产工艺有更深入的了解。

自聚焦透镜生产工艺流程英文回答：The production process of a self-focusing lens involves several steps to ensure the lens is manufactured correctly and efficiently. Here, I will outline the general processin both English and Chinese.Firstly, the lens design is created based on the desired specifications and requirements. This includes determining the focal length, diameter, and curvature of the lens. The design is then converted into a digital file format that can be used for manufacturing.Next, the lens material is selected. This can vary depending on the application of the lens. For example, in photography lenses, high-quality glass is often used to ensure optimal image quality. In other applications, such as laser technology, different materials may be chosen based on their optical properties.Once the material is selected, the lens blank is prepared. This involves cutting the material into the desired shape and size. Precision is crucial in this stepto ensure that the lens will perform as intended. Advanced machinery and tools are used to achieve the necessary accuracy.After the lens blank is prepared, it goes through a process called grinding and polishing. This step involves shaping the lens surface to achieve the desired curvature and smoothness. The lens is placed on a grinding machine where it is rotated against a grinding tool. This process removes excess material and shapes the lens. Polishing is then done to refine the surface and improve its optical qualities.Once the grinding and polishing are complete, the lens goes through a series of quality control tests. These tests ensure that the lens meets the required specifications and performs as expected. For example, the lens may be testedfor its focal length, light transmission, and image quality.Any defects or deviations from the desired performance are identified and addressed.After passing the quality control tests, the lens is coated with anti-reflective coatings. These coatings improve the lens's light transmission and reduce unwanted reflections. The coating process involves depositing thin layers of materials onto the lens surface using techniques such as vacuum deposition or sputtering.Finally, the lens is assembled into its final form. This may involve mounting the lens into a camera body or integrating it into a larger optical system. The assembly process ensures that the lens is securely attached and aligned correctly.中文回答：自聚焦透镜的生产工艺流程涉及多个步骤，以确保透镜的正确和高效制造。

一种自聚焦透镜的成像解
自聚焦透镜（Self-focusing lens）是指通过材料自身的非线性光学特性，使得聚焦
光线在材料内自发聚焦为一个强度极大的光斑。

自聚焦现象早在1962年由美国物理学家M.
D. Feit和J. A. Fleck在氢气等介质中首次观测到。

自聚焦现象本质上是一种光学非线
性现象，由于介质内的非线性响应，使得光线的聚焦度受到非线性调制，导致光线在传播
中自动聚焦。

自聚焦透镜的成像原理如下：假设自聚焦透镜的入射光线束为高斯光束，共焦点位于
自聚焦透镜中心的位置，从自聚焦透镜中心向两侧的光线聚焦度呈现出对称分布的特点。

当光线经过自聚焦透镜后，光线束将会被自聚焦透镜自发聚焦为一个高强度的光斑，并在
光斑周围形成一系列光环，光强逐渐衰减。

在此自发合并的过程中，被自聚焦透镜所“捕获”的光线只代表光斑周围部分光线，而其他光线则被捕获在前后光平面之间。

这种捕获
的光线可以被视为光子在自聚焦透镜中获得的“内聚力”，从而使得光线在在自聚焦透镜
内部自动聚焦。

然而，如果入射光束的功率比较大，则自聚焦透镜在透过光线后可能会受到热损伤而
熔化，导致透镜无法正常工作。

为避免此情况的发生，可以采用多层堆叠自聚焦透镜或者
通过光束调制的方式实现自聚焦效果，提高成像的鲁棒性和稳定性。

总之，自聚焦透镜可以实现高分辨率成像，具有应用前景广阔的潜力。

未来在自聚焦
透镜的理论研究、器件设计和应用开发等方面都有很大的发展空间，可望实现更加优化的
成像效果，为应用领域带来新的机遇和挑战。

自聚焦透镜生产工艺流程英文回答：The production process of a self-focusing lens involves several steps to ensure its functionality and quality. First, the lens material is selected based on the desired optical properties, such as refractive index and dispersion. For example, a common material used for self-focusinglenses is glass, which has a high refractive index and low dispersion.Next, the lens material is shaped into the desired curvature using precision machining techniques. This can be done through grinding and polishing processes, where the lens surface is carefully shaped to achieve the desired optical properties. For instance, the lens may need to have a convex shape to focus light rays.After shaping, the lens undergoes a coating process to enhance its optical performance. This involves depositingthin layers of materials onto the lens surface, such asanti-reflective coatings or protective coatings. These coatings help reduce reflections and improve light transmission through the lens.Once the lens is shaped and coated, it is assembledinto a lens barrel or housing. This involves carefully aligning the lens within the barrel to ensure properoptical alignment. Additionally, any necessary adjustmentsor calibration may be performed at this stage to optimize the lens performance.Finally, the assembled lens undergoes rigorous quality control testing to ensure its functionality and performance. This may involve testing for optical aberrations, such as spherical or chromatic aberrations, as well as checking for any defects or imperfections in the lens surface. Only lenses that meet the specified quality standards are approved for further use or distribution.中文回答：自聚焦透镜的生产工艺流程包括几个步骤，以确保其功能和质量。