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梯度折射率光纤透镜的薄透镜等效分析

光电子．激光 2005年第12期16卷 1441-1444页

作者：张瑞峰葛春风李世忱天津大学精密仪器与光电子工程学院教育部光电技术重点实验室天津300072

从等效薄透镜的角度对热扩束(TEC)光纤+无芯光纤+梯度折射率(GRIN)光纤透镜进行了细致的理论分析,其中TEC光纤调整输入高斯光束的束腰半径,无芯光纤控制束腰和薄透镜间的距离,GRIN光纤两主面之间部分等效为薄透镜,其焦距由光纤的折射率... 详细信息

从等效薄透镜的角度对热扩束(TEC)光纤+无芯光纤+梯度折射率(GRIN)光纤透镜进行了细致的理论分析,其中TEC光纤调整输入高斯光束的束腰半径,无芯光纤控制束腰和薄透镜间的距离,GRIN光纤两主面之间部分等效为薄透镜,其焦距由光纤的折射率分布参数g决定。推导了出射高斯光束的束腰半径和工作距离的解析表达式,进而对该光纤透镜做了数值模拟,讨论了无芯光纤和GRIN多模光纤的长度对光纤透镜参数的影响。当GRIN光纤透镜用作准直器使用时,其最大束腰直径可达到80μm,可将单模光纤的远场发散角压缩8倍;用于MEMS器件时,最大工作距离可达到3 mm。

关键词：光纤透镜无芯光纤梯度折射率(GRIN) 多模光纤工作距离

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光纤透镜研磨抛光的伺服控制系统的研究

机床与液压 2010年第23期38卷 32-34,40页

作者：王军李翔吕玉山孙军沈阳理工大学机械工程学院辽宁沈阳110168 沈阳建筑大学交通与机械工程学院辽宁沈阳110168

在分析光纤透镜研磨抛光机床伺服进给系统结构的基础上建立系统数学模型,并采用频域参数辨识的方法获得传递函数模型的参数;利用Matlab软件对该系统进行仿真研究与分析。结果表明:采用PID形式的位置控制器,可以使系统获得很好的动态特性。

关键词：光纤透镜研磨抛光机床伺服系统传递函数超精密加工

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微磨削斜面光纤透镜平面度试验研究

应用光学 2017年第1期38卷 94-98页

作者：刘新伟吕玉山殷际东李伟凡李雨菲赵国伟沈阳理工大学机械工程学院沈阳110159

为了研究微磨削参数对斜面光纤透镜平面度的影响,减小微磨削方法加工斜面光纤透镜的平面度误差,采用正交试验法对直径Ф125μm单模光纤的30°斜面光纤透镜的微磨削进行了试验。结合微磨削的磨削力模型和材料力学弹性梁变形理论,分析微... 详细信息

为了研究微磨削参数对斜面光纤透镜平面度的影响,减小微磨削方法加工斜面光纤透镜的平面度误差,采用正交试验法对直径Ф125μm单模光纤的30°斜面光纤透镜的微磨削进行了试验。结合微磨削的磨削力模型和材料力学弹性梁变形理论,分析微磨削过程中随着磨削用量的变化所导致的光纤透镜被磨削斜面的平面度的变化规律。理论分析和实验结果表明:光纤悬伸长度对斜面光纤透镜平面度的影响最大,增大光纤悬伸长度将导致较大的斜面光纤透镜平面度的轮廓误差,恰当的磨削用量组合能够获得较小的平面轮廓误差。通过试验磨削出了平面度误差为3μm的30°斜面光纤透镜。

关键词：光纤透镜微磨削微磨削力平面度

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光纤透镜研磨抛光的轮廓成形控制系统的研究

制造技术与机床 2009年第11期 36-39页

作者：王军李翔吕玉山孙军沈阳理工大学机械工程学院辽宁沈阳110168 沈阳建筑大学交通与机械工程学院辽宁沈阳110168

为了有效地减小光纤透镜的研磨抛光轮廓误差,设计一种两轴联动的交叉耦合轮廓控制器,并且针对光纤透镜研磨抛光机床的运动特点,给出了交叉耦合轮廓误差模型。然后利用Matlab软件对该交叉耦合轮廓控制的效果进行了仿真研究与分析。仿真... 详细信息

为了有效地减小光纤透镜的研磨抛光轮廓误差,设计一种两轴联动的交叉耦合轮廓控制器,并且针对光纤透镜研磨抛光机床的运动特点,给出了交叉耦合轮廓误差模型。然后利用Matlab软件对该交叉耦合轮廓控制的效果进行了仿真研究与分析。仿真结果表明,利用该控制器能使系统轮廓误差从0·075μm减小到0·03μm,但由于加入了交叉耦合器的补偿量,Z轴的跟随误差也从0·05μm增大到0·07μm。同时也表明两轴联动的交叉耦合控制系统远远优于单轴PID控制系统。

关键词：光纤透镜研磨抛光机床轮廓控制交叉耦合超精密加工

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光纤透镜微磨削的若干问题研究

光纤透镜微磨削的若干问题研究

作者：刘新伟沈阳理工大学

学位级别：硕士

光纤透镜是广泛使用于光纤通讯领域的耦合器件,将光纤端面加工成特殊形状可以提高光纤的光耦合效率,而传统的光纤透镜加工方法已不能满足光纤透镜日益增长的需求与光纤透镜形状多样化的需求。随着微磨削技术的发展,微磨削技术已经被应... 详细信息

光纤透镜是广泛使用于光纤通讯领域的耦合器件,将光纤端面加工成特殊形状可以提高光纤的光耦合效率,而传统的光纤透镜加工方法已不能满足光纤透镜日益增长的需求与光纤透镜形状多样化的需求。随着微磨削技术的发展,微磨削技术已经被应用于晶体材料微小器件的加工中,而且效率高并可以获得粗糙度达到纳米级别的工件表面,因此可将其应用到光纤透镜的制作加工中。开展光纤透镜微磨削加工技术的理论与试验研究,对光纤透镜及微磨削技术的发展与应用都具有一定的理论和现实意义。本文首先引入光纤透镜的基本概念,简述光纤透镜加工方法的发展状况,比较几种方法的优势与不足,然后引入了微磨削技术,综述了微磨削技术的国内外发展现状,总结出使用微磨削方法加工光纤透镜的可行性与必要性。其次在国内外学者对微磨削力的研究基础上,引入尺寸效应,动态磨粒个数等因素对光纤透镜微磨削建立了微磨削力模型,并在微磨削力的研究基础上,引入材料理论力学知识,开展了光纤透镜微磨削过程中的变形数学模型的建立,为光纤透镜微磨削加工提供了一定的理论基础。然后针对60°楔形光纤透镜、60°锥形光纤透镜进行微磨削试验研究,结合光纤变形模型总结出了微磨削参数对楔形光纤透镜的成形精度包括平面度、角度、偏轴量的影响规律与微磨削参数对锥形光纤透镜的成形精度包括直线度、角度、偏轴量的影响规律。根据楔形、锥形微磨削实验结果及方法步骤选择微磨削参数加工出成形精度较高的不同角度楔形、锥形、斜面光纤透镜。也成功的使用微磨削方法在光纤端面加工出圆柱形状透镜和球形光纤透镜微磨削加工,扩展了微磨削方法加工光纤透镜的种类。最后总结了本课题的主要结论与课题研究过程中出现的不足,并对未来的研究方向提出了建议与展望。

关键词：光纤透镜微磨削光纤变形成形精度

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近场光学探针及光纤透镜的制作

近场光学探针及光纤透镜的制作

作者：张仁群大连理工大学

学位级别：硕士

近场光学是研究距离物体表面一个波长以内光学现象的交叉学科，基于非辐射场的探测与成像原理。近场光学显微镜能够突破常规光学显微镜受到的衍射极限，在超高光学分辨率下进行纳米尺度光学成像与纳米尺度光谱的研究。探针是所有扫描探... 详细信息

近场光学是研究距离物体表面一个波长以内光学现象的交叉学科，基于非辐射场的探测与成像原理。近场光学显微镜能够突破常规光学显微镜受到的衍射极限，在超高光学分辨率下进行纳米尺度光学成像与纳米尺度光谱的研究。探针是所有扫描探针显微镜的关键部分。论文中提出了一种采用普通单模光纤制作在原子力和光子扫描隧道组合显微镜(AF／PSTM)上使用的弯曲光纤探针的方法。通过优化操作方法及合理的选择实验参数，经过热拉伸与化学腐蚀两个过程，我们得到弯曲部分的角度大约在110°～120°之间，锥角大约在60°～80°之间的弯曲光纤探针。通过扫描电镜观察可以发现，光纤探针尖端的直径低于100nm。光镊是利用光的辐射压来研究微观及介观粒子的工具。光镊能对生物样品进行非侵入式微操作。单模光纤微探头式光镊系统是利用单模光纤出射的激光束来实现对生物粒子的微操纵，与传统的光镊相比具有结构简单、价格便宜、捕获范围大等优点。光纤透镜是光纤光镊系统中的关键元件。本文提出采用化学腐蚀与热熔相结合的方法，可以制作出在光纤光镊系统中使用的光纤透镜。

关键词：近场光学显镜光纤探针光纤光镊光纤透镜

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光纤透镜的光学原理与应用

北京建筑工程学院学报 2005年第2期21卷 58-60,68页

作者：黄伟北京建筑工程学院基础部北京100044

在理论上分析了光纤透镜聚焦、成像和准直的光学原理,介绍了它们在激光光学、光电子、光通讯、医药器械等领域的应用.

关键词：光纤透镜渐变折射率透镜聚焦成像光通讯

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斜面60°光纤透镜抛光接触状态的分析

工具技术 2010年第8期44卷 91-96页

作者：吕玉山王运江于湖平沈阳理工大学机械学院沈阳市110159 沈阳理工大学沈阳仪表科学研究院

为了掌握光纤透镜抛光接触状态,依据接触力学理论,建立了60o斜面光纤透镜抛光时的接触力学模型;应用ANSYS接触分析技术和MATLAB数据图视功能,对光纤透镜抛光过程中光纤加工端与抛光垫的接触状态进行了分析。结果表明:补偿角α、光纤夹... 详细信息

为了掌握光纤透镜抛光接触状态,依据接触力学理论,建立了60o斜面光纤透镜抛光时的接触力学模型;应用ANSYS接触分析技术和MATLAB数据图视功能,对光纤透镜抛光过程中光纤加工端与抛光垫的接触状态进行了分析。结果表明:补偿角α、光纤夹持伸出长度l和抛光垫弹性模量E2不仅影响到光纤透镜抛光接触区域的接触形式,也同时影响接触压强的分布状态;外加位移载荷z对接触形式影响不大,但对接触压强分布影响较大。

关键词：抛光光纤透镜接触压强分布

基于图像处理的锥形光纤透镜检测的若干问题分析

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机械工程师 2008年第8期 115-116页

作者：郑小姣杨敏吕玉山沈阳建筑大学交通与机械工程学院沈阳110168

为了获得光纤透镜研磨与抛光过程中的锥形光纤透镜的锥角大小及同轴度,提供相应参数给控制系统来控制加工过程,首先对采集到的图像进行图像增强、二值化和边缘提取等处理,然后对提取的边缘像素点进行最小二乘拟合,并将拟合结果与标准锥... 详细信息

为了获得光纤透镜研磨与抛光过程中的锥形光纤透镜的锥角大小及同轴度,提供相应参数给控制系统来控制加工过程,首先对采集到的图像进行图像增强、二值化和边缘提取等处理,然后对提取的边缘像素点进行最小二乘拟合,并将拟合结果与标准锥形光纤透镜相关数据进行对比,得到研磨抛光过程中的锥形光纤透镜的锥角及同轴度,实现了光纤的CCD图像检测,而且表明所采纳的CCD图像处理的相关方法能够满足光纤研磨抛光加工的精度要求。

关键词：光纤透镜研磨与抛光图像处理图像检测