液体可变焦折衍混合光学系统的研究

论文摘要

本文详细介绍了衍射光学、混合光学以及液体变焦透镜的发展状况，根据折衍混合系统的成像特点和焦距与系统结构的关系，提出两种新的液体可变焦折衍透镜模型。传统的液体变焦透镜仍然为折射光学系统，不可避免的存在色差问题。如果用传统的方法来消除色差，仍然会导致系统结构复杂，这在微型变焦器件上很难实现。如果将传统的液体变焦透镜的其中一面设计成二元面，这在变焦的同时能很好地解决色差问题。通过对二元透镜和液体透镜特性的分析，本文设计了两种液体可变焦折衍混合光学系统模型，运用标量衍射模型和几何光学模型分别对模型A和模型B的面形结构，成像特点进行理论推导和运算，并对其系统焦距与折射部分基底面的曲率变化关系进行研究。从仿真计算得出模型A和模型B的面形结构，并且从结果可以看出，当液体折射透镜曲率半径变化时，系统焦距变化曲线在三条波长下重合地较好，达到消除色差的目的。这两种可变焦折衍混合系统模型结构简单、成像质量好，而且在变焦的同时很好地解决了消除色差的问题，可以广泛应用于民用和军事领域。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 论文选题的目的及意义
• 1.2 液体可变焦透镜简介
• 1.3 混合光学简介
• 1.4 论文主要研究内容
• 1.5 论文结构
• 第二章 液体变焦透镜技术及其发展
• 2.1 电润湿法液体变焦透镜
• 2.1.1 三维可调液体显微透镜
• 2.1.2 梯度电极结构的液体变焦透镜
• 2.1.3 筒式液体变焦透镜
• 2.2 机械式液体变焦透镜
• 2.3 液体变焦透镜存在的问题
• 2.4 本章小结
• 第三章 折衍混合光学理论基础
• 3.1 矢量衍射理论
• 3.2 标量衍射理论
• 3.3 BOE的几何光学分析法
• 3.3.1 BOE的光线追迹光路计算
• 3.3.2 BOE的HRI模型法
• 3.4 本章小结
• 第四章 液体可变焦折衍混合光学系统设计
• 4.1 设计模型A
• 4.1.1 设计模型A的折射部分
• 4.2.2 设计模型A的衍射部分
• 4.2.3 设计模型A的变焦实现消色差
• 4.3 设计模型B
• 4.3.1 设计模型B的折射部分
• 4.3.2 设计模型B的衍射部分
• 4.3.3 设计模型B的变焦实现消色差
• 4.4 本章小结
• 第五章 设计仿真实验
• 5.1 模型A的计算机仿真
• 5.2 模型B的计算机仿真
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 参考文献
• 硕士期间发表及录用的论文
• 致谢