GRINTECH于1999年成立于德國(guó)耶拿，附屬于夫瑯禾費(fèi)應(yīng)用光學(xué)和精密工程研究所，是一家生產(chǎn)漸變折射率（GRIN）微光學(xué)透鏡和透鏡系統(tǒng)的主要廠商，產(chǎn)品針對(duì)增長(zhǎng)快速的信息技術(shù)、醫(yī)學(xué)和生物醫(yī)學(xué)技術(shù)、光學(xué)測(cè)量和探測(cè)技術(shù)等市場(chǎng)。
GRINTECH*的無毒銀交換技術(shù)提供圓棒透鏡和柱透鏡。微型透鏡的典型尺寸范圍是200µm到2mm，光學(xué)性能。
單透鏡的衍射限制的數(shù)值孔徑Max可達(dá)0.5。由于其平坦光學(xué)表面很方便組裝到微型光學(xué)透鏡系統(tǒng)中，使之滿足客戶特定的應(yīng)用要求。
GRINTECH提供的產(chǎn)品和服務(wù)：
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GRIN柱透鏡 | 成像光學(xué)元件用GRIN透鏡和透鏡系統(tǒng) | 醫(yī)學(xué)系統(tǒng)用GRIN透鏡系統(tǒng) |
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GRIN組裝 | 激光二極管光束成形用GRIN透鏡系統(tǒng) | 設(shè)計(jì) |
一、階梯折射率透鏡
產(chǎn)品特點(diǎn)：
階梯折射率光學(xué)
階梯折射率透鏡由于其透鏡材料內(nèi)部連續(xù)變化的折射率，可以用來替代傳統(tǒng)的球面透鏡。用平的光學(xué)表面代替曲面的光學(xué)表面。光束在透鏡里連續(xù)的彎曲，后聚焦到同一個(gè)點(diǎn)。
圖1 GRIN透鏡 傳統(tǒng)球面透鏡
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折射率漸變透鏡是通過在特殊玻璃上進(jìn)行銀離子交換制成的。玻璃的組成是具有的。對(duì)比于傳統(tǒng)使用的技術(shù)，GRIN透鏡在制作和使用過程中是無毒的，對(duì)人體健康和環(huán)境是沒有危害的。
近似拋物線形狀的徑向折射率分布：
在折射率漸變聚焦透鏡內(nèi)實(shí)現(xiàn)一個(gè)余弦光線追跡，透鏡的周期長(zhǎng)度Z1-p可表示為
并且與入射光的高度和角度沒有關(guān)系（見圖2），n0表示透鏡中心的折射率，r表示透鏡直徑，g表示漸變常數(shù)。
圖2 不同周期的GRIN聚焦透鏡的光線追跡
特殊透鏡的幾何長(zhǎng)度Zl可以通過透鏡的特征節(jié)距P計(jì)算得到：
可以通過選擇不同的透鏡長(zhǎng)度得到相同的折射率分布，從而實(shí)現(xiàn)不同的成像設(shè)計(jì)：
A. 1 pitch（2，3或者更多）透鏡在透鏡出射表面產(chǎn)生一個(gè)與入射表面相同的像；
B. 0.5 pitch透鏡在出射表面產(chǎn)生一個(gè)倒立的像；
C. 0.25 pitch透鏡使入射的點(diǎn)光源成為平行光。這種配置通常應(yīng)用于單模或者多模光纖和激光二極管的準(zhǔn)直。對(duì)于高功率的激光二極管，GRIN柱面透鏡可用于快光軸準(zhǔn)直。
D. 0.23 pitch透鏡可以準(zhǔn)直工作距離內(nèi)的點(diǎn)光源（如圖3所示）。
圖3 GRIN圓柱透鏡
透鏡的幾何漸變常數(shù)g和透鏡的長(zhǎng)度Zl決定了焦距f和透鏡的工作距離
不同的成像需求可以通過選擇不同的透鏡長(zhǎng)度Zl來實(shí)現(xiàn)（如圖4所示）。
圖4 GRIN透鏡成像分析圖
折射率漸變的準(zhǔn)直透鏡Max入射角由數(shù)值孔徑NA決定。在光纖光學(xué)中，數(shù)值孔徑來源于Max折射率差：
nR是透鏡邊緣折射率，d是透鏡的直徑或者厚度。
具有大數(shù)值孔徑（NA≈0.5）的GRIN透鏡是通過銀離子在特殊玻璃中的交換制成的，可以避免可見光范圍內(nèi)的任何著色。含有銀離子玻璃的吸收邊緣在λ0.5=370nm處。數(shù)值孔徑?。∟A≤0.2）的GRIN透鏡通過鋰離子交換制成。使用玻璃時(shí)的吸收邊緣波長(zhǎng)為λ0.5=235nm。
二、漸變折射率成像光學(xué)
產(chǎn)品特點(diǎn)：
1、折射率漸變物鏡設(shè)計(jì)
折射率漸變物鏡是通過無毒的銀離子在玻璃中交換制成的，適合于醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用。Max視角為60°（±30°）。在工作距離內(nèi)物鏡能使物面在物鏡后表面成一個(gè)縮小的像，如圖1所示
圖1 GRIN物鏡成像
透鏡是由圓柱直徑d和工作距離l規(guī)定的。放大率M和透鏡長(zhǎng)度Zl可通過計(jì)算得出：
式中的n0是透鏡的中心折射率，g是透鏡的漸變常數(shù)。對(duì)于不同直徑的透鏡，g可以通過不同透鏡在無限遠(yuǎn)工作距離上的透鏡長(zhǎng)度計(jì)算得到：
除了特定的工作距離，還可以根據(jù)客戶需求進(jìn)行定制。
由于折射率漸變引起的色散導(dǎo)致鏡頭的焦距隨波長(zhǎng)的變化。在可見光范圍內(nèi)，NA為0.5的透鏡的焦距隨波長(zhǎng)的上升增加0.017%/nm。對(duì)于1.0mm直徑的物鏡，藍(lán)光（440nm）部分的像平面大約在透鏡內(nèi)18μm處。紅光（650nm）部分的像平面大約在透鏡外18μm處。以0.5mm直徑為例，這些圖像一半的位移值是有效的。
GRINTECH的物鏡具有小場(chǎng)曲的特性。像場(chǎng)微微向內(nèi)彎曲。對(duì)于1.0mm直徑的透鏡，90%孔徑的場(chǎng)曲Max為-40μm，0.5mm直徑的Max場(chǎng)曲為-20μm。圖像的桶形畸變?cè)黾?，在透鏡邊緣，約增加14%的像高度。物鏡在同軸上的分辨率受到限制，在白光下約為400線/mm。
2、折射率漸變成像系統(tǒng)
用于內(nèi)窺鏡和其他應(yīng)用的成像系統(tǒng)由GRINTECH的物鏡，定制節(jié)距折射率漸變透鏡和棱鏡組成。
