Optische sphärische Linse

Kugellinse

Kugellinsen sind die einfachste Art optischer Linsen. Das Grundprinzip der Kugellinsenabbildung ist die Brechung. Wenn Licht von einem Medium (z. B. Luft) in ein anderes Medium unterschiedlicher Dichte (z. B. Glas) gelangt, ändert sich seine Ausbreitungsrichtung. Die Brennweite (f) einer Kugellinse hängt von ihrem Durchmesser (D) und dem Brechungsindex (n) des Materials ab, aus dem sie besteht. Seine Näherungsformel lautet: f ≈ D / (4(n-1))

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Vorteile der Kugellinse

Einfache Struktur und niedrige Kosten
Starke Symmetrie

Ihre optischen Eigenschaften sind aus jeder Richtung gleich, ohne Richtungsabhängigkeit, was die Installation erleichtert.
Kurze Brennweite und hohe numerische Apertur

Sie können eine hohe numerische Apertur (NA) bei einem sehr kurzen Arbeitsabstand erreichen und so eine große Lichtmenge bündeln.
Robust und langlebig

Im Vergleich zu komplexen Linsengruppen ist eine feste Kugel weniger anfällig für Fehlausrichtung oder Beschädigung aufgrund mechanischer Belastung.

Spezifikation von Kugellinse

Substratmaterial	H-K9L (CDGM), Saphir, Rubin, JGS1, JGS2, Silizium, hohes Borosilikat usw.
Dimension	0,5 mm ~ 80 mm
Durchmessertoleranz	Im Allgemeinen ±0,1 mm, am besten ±0,005 mm
Sphärizität	0,01 mm (10 µm), 0,005 mm (5 µm), 0,001 mm (1 µm)
Mittentoleranz	±0,03 mm ~ 0,05 mm
Oberflächenqualität	60/40, 40/20, 20/10, 10/5

Typische Anwendungsgebiete

Glasfaserkommunikation

- Faseroptische Kopplung: Wird verwendet, um das von einer Laserdiode emittierte Licht effizient in eine Singlemode-Faser zu koppeln oder um Licht aus zwei Fasern zu koppeln. Dies ist die klassischste und am weitesten verbreitete Anwendung von Kugellinsen. - Optische Isolatoren/Zirkulatoren: Kugellinsen werden intern zur Kollimation und Fokussierung von Licht verwendet.
Sensoren

In einigen optoelektronischen Sensoren und Barcode-Scannern werden sie verwendet, um reflektiertes Licht auf den Detektor zu bündeln.
Endoskope und mikrooptische Systeme

In extrem engen Räumen können Kugellinsen als Miniaturobjektive oder Kondensoren verwendet werden.
Laserbearbeitung

In einigen Geräten zur Lasermarkierung oder -gravur mit geringer Leistung Sie dienen der Fokussierung von Laserstrahlen.
Lehre und Demonstration

Aufgrund ihres einfachen Aufbaus sind sie ideale Lehrmittel zur Erklärung grundlegender optischer Konzepte wie Brechung, Brennweite und Aberrationen.