大作业 丁武文 2008010646 精 85 折射微光学元件： 1.折射微透镜： 椭圆微透镜的制备及在半导体激光器（LD）光束整形中的应用[1] 基础： LD 发射光束具有以下两个特点：（2）x 与 y 方向上的光束发散角不同；（2）光斑是椭圆形的。传统的耦合技术是将 LD 基片与光纤端面直接相连, 称为平接连接法。由于 LD 和光纤之间数值孔径的巨大差异，平接连接的耦合效率只能达到 10%。目前已有几种提高 LD 和光纤之间耦合效率的方法，这些方法可分为两类。第一类是将光纤一端做成半球形或圆锥形，相当于一个透镜。LD 和透镜话光纤的耦合效率是 2.5dB~6.4dB。另一类是利用梯度折射率光纤，光纤中不同部位的折射率不同，使得光纤像一个自聚焦透镜。使用这种方法的耦合效率大约是 0.84 dB～3dB，工作距离低于 4 500 μm。这里提到的方法是用椭圆微透镜耦合的方案。利用椭圆微透镜具有双焦距的特性，同时对LD 光束进行准直、整形，使发散光束成为适合光纤传输的圆光束，提高了耦合效率。 微透镜的设计及制备： 按需滴定法成形是使用脉冲式点胶机将 PMMA 溶液按照所需体积滴在玻璃基板上，溶液是光学级纯度的 PMMA 溶于 MMA 单体所得的混合预聚溶液，实验装置如图1 所示。 在实验前对作为基板的石英玻璃板进行预处理: 先将石英基板放在超声波清洗器中用蒸馏水清洗10 min，晾干后再用分析纯的无水乙醇在超声波清洗器中清洗10 min。将清洗干净的石英基板放在含氮气氛的真空干燥箱中烘干使基板对水的接触角为 10°，对PMMA 溶液基本不浸润。然后在基板上用 MMA 溶液按所设计的透镜大小做一些椭圆形的区域，该区域对PMMA 溶液完全浸润( 如图2 所示) 。我们将溶液滴在这些椭圆形区域上，液滴在表面张力的作用下形成椭圆形的微透镜。在滴定完成后，样品应立即放入一个小密闭容器中以减小MMA 单体的挥发和透镜的收缩率。然后放入烘箱，升温至100 ℃，这时PMMA 和 MMA单体快速聚合，等聚合完全后将炉温升到 180 ℃，透镜处于熔融状态，但又具有很高的粘度，能够保持住形状，在表面张力的作用下微透镜表面还可进行自修复形成椭圆形微透镜。 所得椭圆透镜的相关参数之间的关系公式为 22#i48f1FiiiiiiDhRhRnfD……（1）…………（2）……………（3） 其中 fi 为椭圆透镜焦距，包括 X 方向 fx 和 Y 方向 fy; Ri 为椭圆透镜曲率半径，包括 X 方向 Rx 和 Y 方向 Ry;；Di 为椭圆透镜直径...
