Gradient index (GRIN) lens

Koostis / struktuur

Tasaparalleelsete otstega klaasist silinder, mille sisse on tekitatud murdumisnäitaja radiaalne paraboolne gradient  n(r) = n(0)(1-αr²), kus α > 0 (murdumisnäitaja omandab maksimaalse väärtuse silindri teljel).

Omadused

Toimib koondava läätsena. Gradientläätse omapäraks on asjaolu, et sobivalt valitud pikkuse juures võib ta anda esemest ka mittepööratud kujutise, nagu näha järgnevalt jooniselt.

Valguskiirte (punased jooned) käik gradientläätses (teljesihilises pikilõikes kujutatud halli ristkülikuna). Objektist O võib läätse sobiva pikkuse korral saada nii pööratud (K1) kui ka samapidise (K2) kujutise. Viimase asukoht ei sõltu läätse asendist: kui nihutamisel jääb läätse telg iseendaga paralleelseks, siis kujutis K2 ei nihku.

Saamine

Murdumisnäitaja gradient tekitatakse algselt homogeenses klaasvardas (fiibris) ioonvahetusega või erinevate murdumisnäitajatega koaksiaalsete klaasvarda ja silindri kokkusulatamise ja järgneva termodifusiooniga.

Rakendused

Kombinatsioonis fiiberoptikaga valguse fokusseerimiseks ja kollimeerimiseks. Ülalkirjeldatud gradientläätse võime tekitada läätse asukohast sõltumatu kujutis leiab olulist rakendust kserokoopiamasinates ja skannerites. See lubab kujutise ülekandmiseks kopeeritavalt pinnalt kasutada gradientläätsede lineaarset ribamaatriksit (E11.2), mida skaneeritakse üle pinna. Taolise maatriksi erinevate läätsede poolt tekitatud kujutised langevad (seal kus nad kattuvad) kokku ja ei nihku ribamaatriksi skaneerimisel – seetõttu kantakse üle moonutamata (terav) kujutis. Selline optiline lahendus võimaldab suurepinnaliste kujutiste kopeerimiseks kasutatavate seadmete paksuse (kõrguse) olulist vähendamist. Pange tähele, et antud juhul on tegemist kujutise analoogülekandega, mida tuleb eristada kujutise pikselhaaval ülekandmisest kuvavates fiiberkimpudes.

Näidised

E11.1. Gradientlääts.

E11.2. Kserograafi gradientläätsede lineaarne ribamaatriks. Pealtvaates (vasakul) on näha plastkorpus, millesse ca 12 mm pikkused ja 1 mm läbimõõduga silindrikujulised läätsed on üksteise kõrvale monteeritud. Paremal läätsede maatriks otsvaates.

Demod, katsed

D11.1. Gradientlääts suurendab trükiteksti.

Tänu: Rein Leidtorp, Eero Uustalu

Koostas: Taavi Audova, JK