CN113375572B - 光谱共焦法实现grin透镜厚度的测量方法及测量系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光谱共焦法实现GRIN透镜厚度的测量方法及测量系统，解决现有方法对GRIN透镜厚度测量不准确的问题。本发明为实现径向GRIN透镜基于光谱共焦法的厚度测量，依据光谱共焦法的色散原理，结合径向GRIN透镜的光线传播特性，建立了光谱共焦法的径向GRIN透镜测厚模型，基于光谱共焦法得到透镜上下表面空气中的焦点位置的差值，利用梯度折射率以及焦点位置的差值h₀与透镜厚度H的函数关系，解算径向GRIN透镜的厚度H，实现径向GRIN透镜基于光谱共焦法的厚度测量。

Description

光谱共焦法实现GRIN透镜厚度的测量方法及测量系统

技术领域

本发明属于光电传感系统精密测量领域，具体涉及一种光谱共焦法实现 GRIN透镜厚度的测量方法及测量系统。

背景技术

径向梯度折射率(Gradient Index,GRIN)透镜是一种折射率连续变化、平端面的圆柱状透镜，光线在其内部呈曲线传播；该径向GRIN透镜具有超短焦距、成像性能优良等特点，同时该径向GRIN透镜外形结构简单、体积小便于集成，可广泛应用于光纤传感、光通讯等微型集成光学仪器领域。

图1所示为1/4周期长度即0.25节距的径向GRIN透镜的光线传播轨迹及折射率分布，折射率在透镜轴面沿直径方向呈梯度变化，从中心到边缘逐渐减小，在中心轴线处折射率最大，等折射率面是中心轴对称的圆柱面，入射的光束能够平滑且连续的汇聚到端面中心，GRIN透镜也称为自聚焦透镜，常用于微小光学、集成光学领域中光束的准直、聚焦或耦合。径向GRIN透镜的折射率分布函数为：

n(r)为距离轴心r处的折射率，n₀为轴心折射率，α为折射率分布系数，又称聚焦常数。

随着纳米材料聚合工艺、3D打印等新技术应用于径向GRIN透镜的制备，使径向GRIN透镜在微小体积内实现了前所未有的折射率调制，同时高精度的测量厚度参数有助于指导径向GRIN透镜的准确应用并把控相关超精密光学仪器的性能，因此对径向GRIN透镜的厚度要求越来越精确。

近年来，为实现透镜厚度非接触精密测量，学者们提出了光谱共焦显微法、激光自动对焦扫描法、光谱干涉法、共面电容法等；除光谱共焦法外，其他测量方法的主要缺点表现为测量精度低(μm量级)、测量过程复杂，而光谱干涉法易受杂光、振动等环境因素干扰导致设备性能不可靠亦无法满足高准确度的测量需求。

共焦显微术的概念首先是由美国的Minsky于1955年提出，光谱共焦技术在共焦显微术基础上发展而来。1984年Molesini等学者使用一组色差经特殊设计的镜头，搭建了一台基于波长位移编码原理的表面轮廓仪，随后国内外许多学者利用色差共焦技术在测量领域做了许多深入研究，并衍生出许多应用实例：如表面轮廓及形貌的测量、精细结构的测量、位移测量、光学玻璃及生物薄膜的厚度测量等。

光谱共焦显微法使用宽谱光源照射物体表面，利用光学色散原理使色散物镜产生轴向色差，建立色散距离与波长间的对应关系，利用光谱仪探测聚焦于物体表面并反射回来的光谱峰值波长，获得精确的轴向位置或微小位移数据，该系统能够突破普通光学显微镜的衍射极限，达到nm量级的超高距离测量分辨率，且不受物体表面弯曲、倾斜的影响，对环境及材料具有广泛的适应性。在进行透明材料测量时，前后表面均会反射回特定波长的光，根据光谱曲线的两个峰值对应于前后表面的空间位置，即可推算出玻璃或金属薄膜的厚度及其分布情况，具有多表面层析的特点。

如图2所示，光谱共焦系统中复色光源发出宽光谱复色白光，通过光纤、耦合器，把发出的探测光传输到色散探头中的色散物镜，经色散物镜产生轴向色散，各光谱形成对应的单色聚焦点，在一定范围内的出射光轴方向形成聚焦位置z_λ与波长λ之间的精确对应关系，波长λ与其聚焦位置z_λ之间的对应关系可通过光谱共焦系统的精确标定得到。

如图3所示，将需要测量的透镜放在测量范围内，色散光束照射被测透镜，被测透镜的上下表面刚好在某个波长聚焦的焦点上，所对应波长的光将会发生反射，反射回聚焦于透镜表面的特定波长为λ_m、λ_n的光波，而其他光波无法在表面聚焦而形成弥散斑，非聚焦光能够返回且到达光谱仪的光能极弱；因此在光谱仪对反射回的光信号进行光谱的分辨和处理后，λ_m、λ_n的波长在计算机显示的光谱图上以谱峰形式体现。由于均匀材料厚度H和材料前后表面聚焦光波在空气中的聚焦位置z_λm、z_λn的间距h₀满足一定的函数关系，计算机解码波长λ_m、λ_n，获得z_λm、z_λn的间距值h₀，结合透镜折射率以及h₀与H 的函数关系，可以计算得到被测透镜厚度值H，实现被测样品的厚度测量。

不同于折射率分布均匀的材料，GRIN透镜折射率呈梯度变化规律，导致光线在GRIN透镜中的传输方式亦区别于均匀材料，光谱信号在GRIN透镜上下表面聚焦，光波在空气中的间距h₀与透镜厚度H的函数关系不满足均匀材料的函数关系，导致该测量方法不适用于梯度折射率材料的测厚，而直接利用均匀材料的厚度算法得到的数据不准确。

发明内容

本发明的目的是解决现有方法对GRIN透镜厚度测量不准确的问题，提供一种光谱共焦法实现GRIN透镜厚度的测量方法及测量系统。

本发明为实现径向GRIN透镜基于光谱共焦法的厚度测量，依据光谱共焦法的色散原理，结合径向GRIN透镜的光线传播特性，建立了光谱共焦法的径向GRIN透镜测厚模型，基于光谱共焦法得到透镜上下表面空气中的焦点位置的差值，利用梯度折射率以及焦点位置的差值h₀与透镜厚度H的函数关系，解算径向GRIN透镜的厚度H，实现径向GRIN透镜基于光谱共焦法的厚度测量。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种光谱共焦法实现GRIN透镜厚度的测量方法，包括以下步骤：

步骤一、将待测的GRIN透镜放置在测量平台上，并使GRIN透镜的光轴与色散探头的光轴重合；

步骤二、复色白光光源发出宽光谱复色白光，宽光谱复色白光经耦合器传输至色散探头中产生轴向色散，色散探头的出射光波分别在GRIN透镜上表面、GRIN透镜下表面聚焦，GRIN透镜上表面和GRIN透镜下表面分别反射波长为λ_m、λ_n的光波，反射光通过色散探头、耦合器到达光谱仪；

步骤三、光谱仪对到达的反射光进行光谱分析，将分析后的光谱数据输送至计算机；

步骤四、光谱数据在计算机上以谱图形式呈现，确定谱图上光强最大的光谱成分的波长，提取峰值波长λ_m、λ_n，实现波长的测量；再利用色散探头所建立的波长信息与位置信息间的编码关系，解码得到光谱曲线峰值所对应的焦点位置；

步骤五、通过GRIN透镜折射率、GRIN透镜上下表面对应的峰值波长对应的焦点位置和建立好的厚度算法，进行运算即得到待测GRIN透镜的厚度；

式中，H为GRIN透镜的厚度，n₀为GRIN透镜的轴心折射率，α为折射率分布系数，

为GRIN透镜下表面聚焦光线λ_n的入射角；z_λ为色散物镜的各光线聚焦点轴向位置，

分别为GRIN透镜上下表面聚焦光线λ_m、λ_n在空气中的聚焦点轴向位置。

进一步地，步骤三中，光谱仪对到达的反射光进行光谱分析，借助光谱仪内的光学处理进行光线的衍射和汇聚，将汇聚光照射在光谱仪的分光系统上进行光电转换，再利用光谱仪中的光谱信号采集模块进行信号采集、模数转换，将分析后的光谱数据输送至计算机。

进一步地，步骤三中，光谱仪对到达的反射光进行光谱分析，借助光谱仪内的平面光栅、凹面反射镜进行光线的衍射和汇聚，将反射出来的汇聚光照射在线阵CCD上进行光电转换，光谱仪中的光谱信号采集模块再进行信号采集、模数转换，将分析后的光谱数据输送至计算机。

同时，本发明还提供一种光谱共焦法实现GRIN透镜厚度的测量系统，该系统包括复色白光光源、色散探头、耦合器、光纤、光谱仪和计算机；所述耦合器通过光纤分别与复色白光光源、光谱仪和色散探头连接，所述计算机与光谱仪连接；复色白光光源发出宽光谱复色白光，宽光谱复色白光经耦合器传输至色散探头中产生轴向色散，色散探头的出射光波分别在GRIN透镜上表面、GRIN透镜下表面聚焦，GRIN透镜上表面和GRIN透镜下表面分别反射波长为λ_m、λ_n的光波，反射光通过色散探头、耦合器到达光谱仪；光谱仪对到达的反射光进行光谱分析，将分析后的光谱数据输送至计算机；计算机对接收到的数据进行处理，得到待测的GRIN透镜厚度；计算机包括处理器和计算机可读存储介质；所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器运行时执行以下算法，

式中，H为GRIN透镜的厚度，n₀为GRIN透镜的轴心折射率，α为折射率分布系数，

为GRIN透镜下表面聚焦光线λ_n的入射角；z_λ为色散物镜的各光线聚焦点轴向位置，

分别为GRIN透镜上下表面聚焦光线λ_m、λ_n在空气中的聚焦点轴向位置。

与现有技术相比，本发明具有的有益技术效果如下：

1.本发明装置和方法利用独特的光谱共焦测量原理，将待测GRIN透镜置于光谱共焦测量系统的测量范围内，凭借一只探头就可以实现GRIN透镜的高精度测厚，具有原理简单、操作方便、便于小型化及工程化能力强等特点。

2.本发明相比接触式的测量方式，测量速度快，测量稳定性好，测量精度高，不与透镜表面接触，对透镜表面无伤害，对于批量径向GRIN透镜的厚度检测非常适合。

3.本发明对优化光谱共焦GRIN透镜测厚系统结构并进一步提高系统测量性能具有一定的指导意义，对基于光谱共焦法测量变折射率透镜厚度或光学薄膜的厚度及其分布提供了一定的参考价值，对装置的实用化应用具有一定的推进作用。

附图说明

图1为现有0.25节距GRIN透镜中的光线传播轨迹及折射率分布示意图；

图2为现有光谱共焦法色散原理示意图；

图3为现有光谱共焦法测量均匀材料厚度原理示意图；

图4为本发明光谱共焦法实现径向GRIN透镜厚度测量系统工作原理图；

图5为本发明光谱共焦法实现径向GRIN透镜厚度测量系统结构示意图。

附图标记：1-复色白光光源，2-光纤，3-耦合器，4-色散探头，5-GRIN 透镜，6-光谱仪，7-计算机，8-测量平台，41-色散探头的光轴，51-GRIN透镜的光轴，521-GRIN透镜上表面，522-GRIN透镜下表面，531-GRIN透镜上表面聚焦光束，532-GRIN透镜下表面聚焦光束。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用来解释本发明的技术原理，目的并不是用来限制本发明的保护范围。

本发明提供一种光谱共焦法实现GRIN透镜厚度的测量方法及测量系统，该方法和系统利用光谱共焦法在测量微小距离方面的优势，实现径向GRIN透镜的精准厚度测量。该方法根据径向GRIN透镜的折射率梯度变化规律，利用光线追迹的方法，建立光谱共焦测量系统下相应的GRIN透镜厚度测量模型，以获得h₀与透镜厚度H的函数关系，从而得到厚度修正算法。

本发明方法基于独特的光谱共焦测量原理，利用单探头快速实现GRIN 透镜的高精度、稳定、非接触测厚，具有原理简单、操作方便、便于小型化及工程化能力强等特点。该方法对提高径向GRIN透镜厚度的测量精度，指导设计相关光学系统有重要意义，同时为基于光谱共焦法测量变折射率材料厚度或光学薄膜的厚度提供了一定的参考价值，也有助于优化光谱共焦 GRIN透镜测厚系统结构并进一步提高系统测量性能，为装置在非均匀材料方面的实用化应用提供了可靠的理论依据。

本发明方法依据光谱共焦传感的测量原理，以及径向GRIN透镜5的折射率梯度变化的规律，利用光线追迹的方法，建立光谱共焦测量系统下相应的 GRIN透镜5厚度测量模型，确定光谱信号在GRIN透镜上表面聚焦光束531 (即λ_m)、GRIN透镜下表面聚焦光束532(即λ_n)在空气中的色散位置z_λm、 z_λn的间距h₀与透镜厚度H的特定的函数关系，从而实现GRIN透镜5的厚度测量。

如图4所示，在测量GRIN透镜5的厚度时，令GRIN透镜5的中心轴(即 GRIN透镜的光轴51)与色散物镜光轴重合，假设色散波长为λ_m与λ_n的光线分别聚焦于透镜上下表面的O点与P点，GRIN透镜5实际厚度H即为聚焦点之间的轴向距离OP，获得轴向距离OP与波长为λ_m与λ_n之间的色散距离h₀的特定函数关系，即可实现利用光谱的峰值波长计算GRIN透镜5的厚度。

设Q点为下表面聚焦光束λ_n在透镜上表面的入射点，与色散物镜光轴之间的距离为OQ＝y₀，θ₁、θ₂分别为λ_n光线的入射角和折射角，透镜中光线传播时遵循微分方程

同时根据折射率梯度变化的规律，利用光线追迹的方法，在笛卡尔坐标系下结合光学拉格朗日函数、光线弧微分，得到GRIN透镜5内的光线传播轨迹y(z)为轴向传播距离z的函数：

式中，n₀为GRIN透镜5的轴心折射率，α为折射率分布系数，以y₀表示 GRIN透镜下表面聚焦光束λ_n在入射GRIN透镜上表面521时偏离中心光轴的距离，n_Q为Q点折射率，θ₂为光线λ_n进入透镜后的折射角，

为特定光线λ_n的光线方程中的待定参数，由

以及入射光线λ_n的初始位置坐标(y₀,z₀)和光线斜率dy₀/dz₀确定，n为折射率。

图4中，λ_n的光线入射位置偏离GRIN透镜5轴心的距离为y₀＝OQ＝h₀tanθ₁，

结合折射定律sinθ₁＝n_Qsinθ₂，得波长为λ_n的光线到达GRIN透镜下表面时z＝H：

式中，H为透镜厚度，n₀为GRIN透镜5的轴心折射率，α为折射率分布系数，y₀表示透镜下表面的聚焦光线λ_n在入射GRIN透镜上表面时偏离中心光轴的距离，n_Q为Q点折射率，θ₁为光线进入透镜的入射角，θ₂为光线进入透镜后的折射角。

利用色散聚焦原理测量厚度，使y(H)＝0得GRIN透镜5的厚度H为：

式中，H为透镜厚度，n₀为GRIN透镜5的轴心折射率，α为折射率分布系数，y₀表示透镜下表面的聚焦光线λ_n在入射GRIN透镜上表面521时偏离中心光轴的距离，n_Q为Q点折射率，θ₁为光线进入透镜的入射角，θ₂为光线进入透镜后的折射角。

将各项参数代入上式，得GRIN透镜5的厚度，为λ_m、λ_n相关的函数：

式中，H为透镜厚度，n₀为GRIN透镜5的轴心折射率，α为折射率分布系数，为已知的折射率参数，

表示透镜下表面聚焦光线λ_n的入射角，取决于色散物镜的数值孔径NA，可由波长与其对应的像方孔径角的关系θ(λ)得到。 z_λ为色散物镜的各光线聚焦点轴向位置，

分别为透镜上下表面聚焦光线λ_m、λ_n在空气中的聚焦点轴向位置，可通过波长与位置间的编码关系z(λ)得到。波长信息与位置信息间的编码关系z(λ)、波长与其对应的像方孔径角的对应关系θ(λ)均为已知的数学关系，由光谱共焦传感系统自身精确的标定拟合得到。根据(5)式，利用精确解调出的光谱仪6两个峰值波长以及径向GRIN 透镜5的折射率参数，即可解算得到待测的GRIN透镜5的厚度H。

如图5所示，基于上述原理，本发明提供一种基于光谱共焦测量GRIN透镜厚度的测量系统，该系统包括复色白光光源1、色散探头4、耦合器3、光纤2、光谱仪6和计算机7。复色白光光源1作为宽谱光源发出复合白光；耦合器3用于分光以及连接色散镜头和光谱仪6；光纤2作为光传输介质，将耦合器3分别与复色白光光源1、色散探头4和光谱仪6连接；色散探头4利用色散原理实现光谱色散，将复色光中不同波长的光谱成分的焦点在轴向上分开，并使其均匀地分布在指定的测量范围之内；光谱仪6用于反射光的光谱分析；计算机7用于光谱信号的数据处理以及厚度算法的相关运算；测量平台8 用于放置待测样品，将色散探头4夹持于样品上方，上述计算机7包括处理器和计算机可读存储介质，计算机7程序被处理器运行时执行以下算法，即可实现GRIN透镜5厚度参数的解算，从而得到待测GRIN透镜5的厚度；

式中，H即为透镜厚度，n₀为GRIN透镜5的轴心折射率，α为折射率分布系数，为已知的折射率参数，

表示透镜下表面聚焦光线λ_n的入射角，取决于色散物镜的数值孔径NA，可由波长与其对应的像方孔径角的关系θ(λ)得到。z_λ为色散物镜的各光线聚焦点轴向位置，

分别为透镜上下表面聚焦光线λ_m、λ_n在空气中的聚焦点轴向位置，可通过波长与位置间的编码关系 z(λ)得到。波长信息与位置信息间的编码关系z(λ)、波长与其对应的像方孔径角的对应关系θ(λ)均为已知的数学关系，由光谱共焦传感系统自身精确的标定拟合得到。

同时，基于上述原理，本发明还提供一种光谱共焦法实现GRIN透镜厚度的测量方法，其具体步骤如下：

步骤一、将GRIN透镜5放置在测量平台8上，且使得GRIN透镜的光轴51 与色散探头的光轴41重合；

步骤二、光源发出宽光谱复色白光，经光纤2传输至耦合器3，再经过光纤2传输到测量平台的夹持装置夹持的色散探头4中产生轴向色散，色散探头 4的出射光波分别在GRIN透镜上表面521、GRIN透镜下表面522聚焦，其波长分别为λ_m、λ_n，光波的光波传播特性由其入射点的位置、折射率确定，而其他光波无法在表面聚焦而形成弥散斑，反射后能够通过色散探头4，经过光纤2、耦合器3到达光谱仪6的光能极弱，只有波长为λ_m、λ_n的光波能够到达光谱仪6；

步骤三、当光波突破限制，光谱仪6对到达的反射光进行光谱分析，借助光谱仪6内的光学处理进行光线的衍射和汇聚，将汇聚光照射在光谱仪6的分光系统上进行光电转换，再利用光谱仪6中的光谱信号采集模块进行信号采集、模数转换，将分析后的光谱数据输送至计算机7；

该步骤中，当光波突破限制，光谱仪6对到达的反射光进行光谱分析，借助光谱仪6内的平面光栅、凹面反射镜进行光线的衍射和汇聚，将反射出来的汇聚光照射在线阵CCD上进行光电转换，光谱仪6中的光谱信号采集模块再进行信号采集，模数转换，将信号送入计算机7；

步骤四、光谱信息在计算机7上以谱图形式呈现，光谱谱峰波长即为透镜上下表面的聚焦光波波长λ_m、λ_n，经过数据处理后，确定谱图上光强最大的光谱成分的波长，提取峰值波长λ_m、λ_n，实现波长的测量；再利用色散探头4所建立的波长信息与位置信息间的编码关系，解码得到光谱曲线峰值所对应的焦点位置；

步骤五、结合GRIN透镜5折射率、GRIN透镜5上下表面对应的峰值波长对应的焦点位置和建立好的厚度算法，利用计算机7进行运算即可实现GRIN 透镜5厚度参数的解算；

式中，H为透镜厚度，n₀为GRIN透镜的轴心折射率，α为折射率分布系数，为已知的折射率参数，

表示GRIN透镜下表面聚焦光线λ_n的入射角，取决于色散物镜的数值孔径NA，可由波长与其对应的像方孔径角的关系θ(λ) 得到。z_λ为色散物镜的各光线聚焦点轴向位置，

分别为透镜上下表面聚焦光线λ_m、λ_n在空气中的聚焦点轴向位置，可通过波长与位置间的编码关系z(λ)得到。波长信息与位置信息间的编码关系z(λ)、波长与其对应的像方孔径角的对应关系θ(λ)均为已知的数学关系，由光谱共焦传感系统自身精确的标定拟合得到。根据(5)式，利用实际色散物镜的θ_λ与精确解调出的光谱仪6 两个峰值波长以及GRIN透镜5的折射率参数，即可解算得到待测的GRIN透镜 5的厚度H。

Claims (4)

1.一种光谱共焦法实现GRIN透镜厚度的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、将待测的GRIN透镜放置在测量平台上，并使GRIN透镜的光轴与色散探头的光轴重合；

步骤二、复色白光光源发出宽光谱复色白光，宽光谱复色白光经耦合器传输至色散探头中产生轴向色散，色散探头的出射光波分别在GRIN透镜上表面、GRIN透镜下表面聚焦，GRIN透镜上表面和GRIN透镜下表面分别反射波长为λ_m、λ_n的光波，反射光通过色散探头、耦合器到达光谱仪；

步骤三、光谱仪对到达的反射光进行光谱分析，将分析后的光谱数据输送至计算机；

步骤四、光谱数据在计算机上以谱图形式呈现，确定谱图上光强最大的光谱成分的波长，提取峰值波长λ_m、λ_n，实现波长的测量；再利用色散探头所建立的波长信息与位置信息间的编码关系，解码得到光谱曲线峰值所对应的焦点位置；

步骤五、通过GRIN透镜折射率、GRIN透镜上、下表面对应的峰值波长对应的焦点位置和建立好的厚度算法，进行运算即得到待测GRIN透镜的厚度；

式中，H为GRIN透镜的厚度，n₀为GRIN透镜的轴心折射率，α为折射率分布系数，

为GRIN透镜下表面聚焦光线λ_n的入射角；z_λ为色散物镜的各光线聚焦点轴向位置，

分别为GRIN透镜上下表面聚焦光线λ_m、λ_n在空气中的聚焦点轴向位置。

2.根据权利要求1所述的光谱共焦法实现GRIN透镜厚度的测量方法，其特征在于：步骤三中，光谱仪对到达的反射光进行光谱分析，借助光谱仪内的光学处理进行光线的衍射和汇聚，将汇聚光照射在光谱仪的分光系统上进行光电转换，再利用光谱仪中的光谱信号采集模块进行信号采集、模数转换，将分析后的光谱数据输送至计算机。

3.根据权利要求2所述的光谱共焦法实现GRIN透镜厚度的测量方法，其特征在于：步骤三中，光谱仪对到达的反射光进行光谱分析，借助光谱仪内的平面光栅、凹面反射镜进行光线的衍射和汇聚，将反射出来的汇聚光照射在线阵CCD上进行光电转换，光谱仪中的光谱信号采集模块再进行信号采集、模数转换，将分析后的光谱数据输送至计算机。

4.一种光谱共焦法实现GRIN透镜厚度的测量系统，包括复色白光光源(1)、色散探头(4)、耦合器(3)、光纤(2)、光谱仪(6)和计算机(7)；所述耦合器(3)通过光纤(2)分别与复色白光光源(1)、光谱仪(6)和色散探头(4)连接，所述计算机(7)与光谱仪(6)连接；复色白光光源(1)发出宽光谱复色白光，宽光谱复色白光经耦合器(3)传输至色散探头(4)中产生轴向色散，色散探头(4)的出射光波分别在GRIN透镜上表面(521)、GRIN透镜下表面聚焦(522)，GRIN透镜上表面(521)和GRIN透镜下表面(522)分别反射波长为λ_m、λ_n的光波，反射光通过色散探头(4)、耦合器(3)到达光谱仪(6)，光谱仪(6)对到达的反射光进行光谱分析，将分析后的光谱数据输送至计算机(7)；计算机(7)对接收到的数据进行处理，得到待测GRIN透镜的厚度；

其特征在于：

所述计算机(7)包括处理器和计算机可读存储介质；所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器运行时执行以下算法，

式中，H为GRIN透镜的厚度，n₀为GRIN透镜的轴心折射率，α为折射率分布系数，

为GRIN透镜下表面聚焦光线λ_n的入射角；z_λ为色散物镜的各光线聚焦点轴向位置，

分别为GRIN透镜上下表面聚焦光线λ_m、λ_n在空气中的聚焦点轴向位置。

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