自聚焦透鏡

當光線在空氣中傳播當遇到不同介質時，由於介質的折射率不同會改變其傳播方向。傳統的透鏡成像是通過控制透鏡表面的曲率，利用產生的光程差使光線匯聚成一點。

自聚焦透鏡同普通透鏡的區別在於，自聚焦透鏡材料能夠使沿軸向傳輸的光產生折射，並使折射率的分佈沿徑向逐漸減小，從而實現出射光線被平滑且連續的匯聚到一點。

圖1 普通透鏡光軌跡示意圖

圖2 自聚焦透鏡軌跡示意圖

圖3 自聚焦透鏡折射率分佈曲線

公式（1）中：No --表示自聚焦透鏡的中心折射率

r --表示自聚焦透鏡的半徑

A --表示自聚焦透鏡的折射率分佈常數

由於梯度折射率透鏡具有端面準直、耦合和成像特性，加上它圓柱狀小巧的外形特點，可以在多種不同的微型光學系統中使用更加方便。並在集成光學領域如微型光學系統、醫用光學儀器、光學複印機、傳真機、掃描儀等設備有着廣泛的應用。

梯度折射率透鏡是光通訊無源器件中必不可少的基礎元器件。應用於要求聚焦和準直功能的各種場合，被分別使用在光耦合器、準直器、光隔離器、光開關、激光器等方面。