Soczewka światłowodowa

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj
Funkcja rozkładu współczynnika załamania

Soczewki światłowodowe (soczewki GRIN lub SELFOC) wykonuje się ze szkła o zmiennej wartości współczynnika załamania światła n w funkcji odległości od osi soczewki n = f(r). Są to w rzeczywistości krótkie odcinki światłowodów gradientowych. Nazwa GRIN pochodzi się od angielskich słów GRadient INdex, a SELFOC od SELf FOCusing. Gradientowy profil współczynnika załamania powoduje krzywoliniowy bieg promieni, taki jak w światłowodzie gradientowym. Profil współczynnika załamania światła przypomina krzywą dzwonową, której maksimum znajduje się w osi soczewki, a jej ramiona opadają w dół (wykres funkcji obok).

Wykres funkcji można w pierwszym przybliżeniu opisać równaniem:

N(r)=N_{0}(1 - \frac{A}{2}r^2)

gdzie:

A = g2
g – stała rozkładu współczynnika załamania,
r – odległość punktu od osi soczewki,
N0 – współczynnik załamania na osi soczewki.

Pełne równanie na profil rozkładu współczynnika załamania:

N^2(r)=N^2_{0}(1 - g^2 + h_{4}g^4 + h_{6}g^6 + ... )

gdzie:

h4, h6 – współczynniki rozwinięcia

Typowe wymiary soczewek:

  • długość: 3–30mm
  • średnica: 1–2mm

Podstawowe zastosowania[edytuj | edytuj kod]

  • Transformacja apertury numerycznej NA. Polega na kształtowaniu kąta rozbieżności źródła światła. Efekt transformacji apertury jest stosowany do zwiększenia skuteczności sprzężenia optycznego źródło-światłowód. Ze względu na duża rozbieżność wiązki wychodzącej ze źródła dąży się do wykonania soczewek o dużej aperturze numerycznej. Dla źródeł światła,takich jak lasery, których średnica powierzchni czynnej jest mniejsza od średnicy sprzęganego światłowodu, obniża się aperturę numeryczną wyjściową dopasowując ją do apertury numerycznej światłowodu. W efekcie uzyskuje się poprawę sprawności sprzężenia oraz obniżenie wymagań technicznych dotyczących precyzji ustawienia sprzęganych elementów. Na podobnej zasadzie soczewki te mogą być zastosowane do sprzężenia dwóch światłowodów.
  • Ogniskowanie i kolimacja. Bardzo ważną funkcją soczewki światłowodowej jest ogniskowanie i kolimacja (tworzenie wiązki równoległej).
  • Odpowiada za tworzenie obrazu w takich urządzeniach jak:
  • Może spełniać rolę sprzęgacza kierunkowego.
  • Multipleksowanie obrazu.