[实用新型]一种梯度折射率材料的柱透镜

说明书

本申请公开了一种梯度折射率材料的柱透镜，所述柱透镜对半导体激光源发出的光线，结合了正弦曲线偏转和柱面折射两种功能，使所述柱透镜在外形上和性能上，达到或接近现有的非球面FAC水平，并且因板层状梯度折射率材料的制备和圆弧柱面的加工是成熟技术，用本申请技术方案生产的柱透镜综合成本远低于现有的非球面FAC。

技术领域

本实用新型涉及半导体激光器技术领域，尤其涉及一种用梯度折射率材料制备的柱面透镜。

背景技术

半导体激光在通信、工业、军事和医疗领域用途很广泛。从半导体激光器芯片输出的光束，通常需要在快轴方向和慢轴方向进行准直，用于快轴准直的柱透镜称FAC（FastAxis Collimator），外形是细长条的平凸柱面镜，典型的FAC尺寸是长度2mm，在横截面内，轴向厚度约0.4mm，宽度约0.5mm，为了减少像差，其中凸柱面是非圆弧面，或称非球面。现有技术中，制备FAC有型材拉丝、表面蚀刻和模具压型等几种方法，FAC尺寸细小，并且非球面加工和检测非常困难，因而制造难度大，价格贵。

现代光学中逐渐使用梯度折射率材料，或称渐变折射率材料制作透镜。折射率渐变的方式有多种，如沿径向、沿轴向、板层状和沿球径向，实现玻璃梯度折射率的常用方法是离子渗透（见《光学技术手册》，机械工业出版社，1987年，王之江主编）。理论上，板层状渐变折射率可用于制造柱透镜，但FAC要求特殊，现有的设计中未见有使用板层状梯度折射率材料制备像FAC这样的平凸型柱透镜。

实用新型内容

针对现有技术制造FAC难度大价格贵的问题，本实用新型提供了一种用梯度折射率材料制造的柱透镜。

为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现。

本申请提供了一种板层状梯度折射率材料的柱透镜，包括板层状梯度折射率材料的介质本体，及在所述介质本体一端设为平面，另一端设为圆弧柱面；

所述平凸柱透镜外形是细长柱形，在平凸横截面内，从轴线主平面沿宽度方向向外（向上和向下），是折射率层层递减的。

进一步地，所述板层状梯度折射率的介质一端为圆弧柱面，圆弧柱面的曲率半径不小于1mm（当曲率半径为无穷大时，圆弧柱面成为平面）。

进一步地，所述板层状梯度折射率的渐变规律，满足平方递减规律：

n²（y）=n²(0)[1-a²(y²)]

（其中y表示该层离开中央轴线层的距离，a为介质分布常数），光线在平凸横截面内的行进轨迹是正弦曲线，正弦线轴上周期（也称pitch）为2π/a。

进一步地，所述板层状梯度折射率的材料，介质分布常数a不小于1。

进一步地，所述板层状梯度折射率材料的柱透镜，其沿轴线的厚度不大于四分之一pitch长度（即π/2a）。

进一步地，所述板层状梯度折射率的渐变规律微调为接近但略偏离平方递减规律，以减小圆弧柱面产生的像差，达到现有非球面FAC的准直能力。

本实用新型至少具备以下有益效果：

1、通过在板层状梯度折射率材料的介质本体的一个端面设置圆弧柱面而形成的柱透镜，对激光源发出的光线，结合了正弦曲线偏转和柱面折射两种功能，使所述柱透镜在外形上接近现有的非球面FAC尺寸；

2、通过对板层状梯度折射率的渐变规律微调为接近但略偏离平方递减规律，使所述柱透镜在功能上达到现有的非球面FAC准直能力；

3、因为板层状梯度折射率介质的制备和圆弧柱面的加工是成熟技术，用本申请技术方案生产的产品综合成本远低于现有的非球面FAC的成本。

附图说明