F-θ透镜及其在光纤端面衍射远场分布测量中的应用

论文摘要

随着光通信技术的快速发展,以光纤作为传输介质传送光载信息的通信最具前景。光纤具有优良的传输性能、抗干扰强、使用轻巧等优点,目前,光纤技术已成为信息社会的主要支撑技术之一。所以对其光纤模场分布和特征参数的计算显得尤为重要,由于单模光纤的芯层直径为微米数量级,直接测量比较困难,但我们可由精确测量光纤端面衍射远场分布计算得到。因此,如何有效地精确测量光纤衍射远场分布对研究光纤模场分布及其特征参量具有重要的意义。目前,在测量光纤衍射远场分布的实验中,光电探测器常采用在以光纤端面为圆心的圆弧面上移动来测量衍射远场分布,而扫描透镜（f-θlens）由于可将等角速度偏转的入射光在透镜焦平面上形成等速移动扫描光点的特点。因此,本论文主要具体分析了f-θ透镜特性及其在扫描系统中的应用,探讨了激光扫描系统中的分辨本领,并详细分析高斯光束受限衍射对扫描系统分辨率产生的影响;研究了单模光纤端面的衍射的特性;提出把f-θ透镜应用于光纤端面衍射远场分布测量装置,使光电探测器沿直线移动完成衍射远场分布测量,操作简单。根据实验测量要求,设计出相应的f-θ透镜。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 中文文摘
• 第1章 绪论
• 1.1 光纤发展概述
• 1.2 F-θ透镜及现状分析
• 1.3 光纤端面衍射场光束特性研究
• 1.4 本论文的主要工作
• 1.4.1 F-θ透镜特性及其在扫描系统中的应用
• 1.4.2 高斯光束受限衍射对扫描系统分辨本领率的影响
• 1.4.3 单模光纤的端面衍射特性
• 1.4.4 F-θ透镜设计
• 第2章 F-θ透镜特性及其应用研究
• 2.1 前言
• 2.2 F-θ透镜的特点
• 2.3 F-θ透镜在激光扫描系统的应用
• 2.3.1 激光扫描原理
• 2.3.2 F-θ透镜在激光扫描测径仪中的应用
• 2.3.3 F-θ透镜在激光束扫描显微成像系统中的应用
• 2.3.4 F-θ透镜在激光共聚焦生物芯片扫描仪中的应用
• 2.4 本章小结
• 第3章 高斯光束受限衍射对分辨本领的影响
• 3.1 前言
• 3.2 激光扫描系统的分辨本领
• 3.3 高斯光束受限衍射特性分析
• 3.4 光斑大小对分辨率的影响
• 3.5 本章小结
• 第4章 单模光纤端面衍射特性分析
• 4.1 前言
• 4.2 光纤端口衍射特性分析
• 4.2.1 菲涅耳深区场分布
• 4.2.2 菲涅耳衍射区场分布
• 4.2.3 夫琅和费衍射区场分布
• 4.3 光纤特征参数的衍射远场分布测量
• 4.4 本章小结
• 第5章 F-θ镜头设计
• 5.1 前言
• 5.2 F-θ镜头设计任务与技术指标
• 5.2.1 光学设计软件ZEMAX
• 5.2.2 F-θ镜头设计的流程
• 5.2.3 F-θ镜头工作原理及设计目标
• 5.3 四片式F-θ透镜设计
• 5.4 三片式F-θ透镜的设计
• 5.5 四片式F-θ透镜光阑与像面变化分析
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间承担的科研任务与主要成果
• 致谢
• 个人简历