光纖陣列耦合光譜觀測鏡頭的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種光纖陣列耦合光譜觀測鏡頭，所述光纖陣列耦合光譜觀測鏡頭自近物端依次設(shè)置有第一組鏡片、第二組透鏡以及第三組透鏡，在第三組透鏡后方像面處放置光纖陣列端面，所述第一組透鏡、第二組透鏡和第三組透鏡均為正光焦度透鏡組。本發(fā)明僅用了三組鏡片和光纖陣列端面就組成了光學(xué)系統(tǒng)，鏡片的數(shù)量少，加工方便且便于調(diào)試，從而減小了系統(tǒng)誤差，系統(tǒng)折射后的光線在像面上的能量分布均勻，且像面邊緣區(qū)的耦合效率與中心區(qū)的耦合效率相差很小，因此整個像面的耦合效率得到提高，可達到90%以上，結(jié)構(gòu)簡單，工藝性好，方便高效，成本低廉，適于廣泛推廣使用。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種光纖陣列耦合光譜觀測鏡頭。 光纖陣列耦合光譜觀測鏡頭

【背景技術(shù)】
[0002] 光纖陣列耦合光譜觀測鏡頭在眾多領(lǐng)域均有應(yīng)用，目前常見的像面耦合光纖的系 統(tǒng)是一根光纖進行耦合或者一簇光纖束進行耦合，用一根光纖束進行耦合效率高但是耦合 面積小，而用一簇光纖束進行耦合時，耦合面積大但是存在能量不均和效率不高等問題。而 且現(xiàn)有耦合光纖的系統(tǒng)在環(huán)境惡劣，如高溫、核輻射等環(huán)境下，鏡頭的成像質(zhì)量很不穩(wěn)定， 且現(xiàn)有系統(tǒng)加工非常復(fù)雜，操作調(diào)試過程繁瑣，系統(tǒng)誤差較大。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種光纖陣列耦合光譜觀測鏡 頭。
[0004] 實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是：一種光纖陣列耦合光譜觀測鏡頭，所述光纖陣列 耦合光譜觀測鏡頭自近物端依次設(shè)置有第一組鏡片、第二組透鏡以及第三組透鏡，在第三 組透鏡后方像面處放置光纖陣列端面，所述第一組透鏡、第二組透鏡和第三組透鏡均為正 光焦度透鏡組。
[0005] 進一步的，所述的第一組鏡片是一片折射率大于1. 65正透鏡；所述的第二組鏡片 由兩片透鏡組成，其中，正透鏡設(shè)置在靠近第一組鏡片的一側(cè)，兩面均為凸面，負透鏡設(shè)置 在遠離第一組透鏡的一側(cè)，兩面均為凹面；所述的第三組鏡片由兩片透鏡組成，其中，正透 鏡設(shè)置在靠近第二組鏡片的一側(cè)，兩面均為凸面，負透鏡設(shè)置在遠離第二組透鏡的一側(cè)，兩 面均為凹面。
[0006] 進一步的，所述第一組鏡片的正透鏡遠物方一面為平面或者近似平面，近物方一 面為凸面，曲率滿足如下關(guān)系：2f/3>Rl/(n-l)>f/4,其中R1為透鏡近物方曲率,η為透鏡材 料折射率，f為系統(tǒng)焦距；所述第二組鏡片焦距f2滿足如下關(guān)系：2f/3>f2>f/4 ;所述第三 組鏡片焦距f3滿足如下關(guān)系：4f/3>f3>f/2。
[0007] 進一步的，所述第二組鏡片和第三組鏡片的正透鏡都采用阿貝系數(shù)為5(Γ90的光 學(xué)玻璃，負透鏡都采用阿貝系數(shù)2(Γ50的光學(xué)玻璃。
[0008] 進一步的，所述第二組鏡片和第三組鏡片的正透鏡和負透鏡之間間隔都小于3mm。
[0009] 本發(fā)明具有積極的效果：僅用了三組鏡片和光纖陣列端面就組成了光學(xué)系統(tǒng)，鏡 片的數(shù)量少，加工方便且便于調(diào)試，從而減小了系統(tǒng)誤差，系統(tǒng)折射后的光線在像面上的能 量分布均勻，且像面邊緣區(qū)的耦合效率與中心區(qū)的耦合效率相差很小，因此整個像面的耦 合效率得到提高，可達到90%以上，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，工藝性好，方便高效，成本低廉，適于 廣泛推廣使用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010] 為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚地理解，下面根據(jù)具體實施例并結(jié)合附圖，對 本發(fā)明作進一步詳細的說明，其中 [0011] 圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012] 圖2為本發(fā)明實施例的光線追跡示意圖。
[0013] 其中：1、第一組鏡片，2、第二組鏡片，3、第三組鏡片，4、光纖陣列端面。

【具體實施方式】
[0014] 如圖1所示，本發(fā)明是一種光纖陣列耦合光譜觀測鏡頭，自近物端依次設(shè)置有第 一組鏡片1、第二組透鏡2以及第三組透鏡3,在第三組透鏡3后方像面處放置光纖陣列端 面4,第一組透鏡1、第二組透鏡2和第三組透鏡3均為正光焦度透鏡組，第一組鏡片1是一 片折射率大于1. 65正透鏡，遠物方一面為平面或者近似平面，近物方一面為凸面，曲率滿 足如下關(guān)系：2f/3>RlAn-l)>f/4,其中R1為透鏡近物方曲率，η為透鏡材料折射率，f為系 統(tǒng)焦距；第二組鏡片2由兩片透鏡組成，其中，正透鏡設(shè)置在靠近第一組鏡片1的一側(cè)，兩面 均為凸面，負透鏡設(shè)置在遠離第一組透鏡1的一側(cè)，兩面均為凹面，第二組鏡片2焦距f2滿 足如下關(guān)系：2f/3>f2>f/4 ;第三組鏡片3由兩片透鏡組成，其中，正透鏡設(shè)置在靠近第二組 鏡片2的一側(cè)，兩面均為凸面，負透鏡設(shè)置在遠離第二組透鏡2的一側(cè)，兩面均為凹面，第三 組鏡片3焦距f3滿足如下關(guān)系：4f/3>f3>f/2。
[0015] 第二組鏡片2和第三組鏡片3的正透鏡都采用阿貝系數(shù)為5(Γ90的光學(xué)玻璃，負 透鏡都采用阿貝系數(shù)2(Γ50的光學(xué)玻璃，正透鏡和負透鏡之間的間隔都小于3mm。
[0016] 如圖2所示，光學(xué)系統(tǒng)成像面處的視場的主光線與光軸的夾角小，使得光學(xué)系統(tǒng) 視場邊緣的耦合效率與視場中心的耦合效率接近，避免了一般光學(xué)系統(tǒng)在像面處光纖陣列 接收能量不均勻的缺點，因此整個像面的耦合效率得到提高，可達到90%以上，而且光學(xué)系 統(tǒng)的畸變很小，保證了物方與像面之間位置一一對應(yīng)，使得光纖的理論排列位置與實際排 列位置的誤差很小，大大減少了排布光纖的難度。
[0017] 實施例
[0018] 系統(tǒng)使用的溫度為0°C ~250°C，充滿各種核輻射（X射線、gama射線等）下，檢測一 個長條形區(qū)域內(nèi)，等離子體作用后，其區(qū)域內(nèi)個能量的變化，系統(tǒng)參數(shù)如表一所示，其中：S 代表自近物端算起的各種透鏡鏡面編號，R代表鏡頭系統(tǒng)中各相對應(yīng)鏡面號數(shù)的透鏡面的 曲率半徑，Nd代表各透鏡的折射率（refractive index)，Vd代表各透鏡的阿貝系數(shù)（Abbe No.)：
[0019] 表一：
[0020]

【權(quán)利要求】
1. 一種光纖陣列耦合光譜觀測鏡頭，其特征在于：所述光纖陣列耦合光譜觀測鏡頭自 近物端依次設(shè)置有第一組鏡片（1)、第二組透鏡（2)以及第三組透鏡（3)，在第三組透鏡（3) 后方像面處放置光纖陣列端面（4)，所述第一組透鏡（1 )、第二組透鏡（2)和第三組透鏡（3) 均為正光焦度透鏡組。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖陣列耦合光譜觀測鏡頭，其特征在于：所述的第一組鏡 片（1)是一片折射率大于1. 65正透鏡；所述的第二組鏡片（2)由兩片透鏡組成，其中，正透 鏡設(shè)置在靠近第一組鏡片（1)的一側(cè)，兩面均為凸面，負透鏡設(shè)置在遠離第一組透鏡（1)的 一側(cè)，兩面均為凹面；所述的第三組鏡片（3)由兩片透鏡組成，其中，正透鏡設(shè)置在靠近第 二組鏡片（2)的一側(cè)，兩面均為凸面，負透鏡設(shè)置在遠離第二組透鏡（2)的一側(cè)，兩面均為 凹面。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的光纖陣列耦合光譜觀測鏡頭，其特征在于：所述第一組鏡 片（1)的正透鏡遠物方一面為平面或者近似平面，近物方一面為凸面，曲率滿足如下關(guān)系： 2f/3>RlAn-l) >f/4,其中R1為透鏡近物方曲率，η為透鏡材料折射率，f為系統(tǒng)焦距；所述 第二組鏡片（2)焦距f2滿足如下關(guān)系：2f/3>f2>f/4 ;所述第三組鏡片（3)焦距f3滿足如 下關(guān)系：4f/3>f3>f/2。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的光纖陣列耦合光譜觀測鏡頭，其特征在于：所述第二組 鏡片（2)和第三組鏡片（3)的正透鏡都采用阿貝系數(shù)為5(Γ90的光學(xué)玻璃，負透鏡都采用阿 貝系數(shù)2(Γ50的光學(xué)玻璃。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的光纖陣列耦合光譜觀測鏡頭，其特征在于：所述第二組 鏡片（2)和第三組鏡片（3)的正透鏡和負透鏡之間的間隔都小于3mm。
【文檔編號】G02B6/26GK104101982SQ201310121883
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2013年4月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月9日
【發(fā)明者】周子元, 潘穎, 李民益, 周必方, 蔣筱如, 汪曉波 申請人:南京英田光學(xué)工程有限公司