论文题目: 折射型微透镜及微透镜阵列光学性质与制作技术的研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 光学
作者: 任智斌
导师: 卢振武
关键词: 折射型微透镜与微透镜阵列,散射理论,严格耦合波理论,光刻胶热熔法
文献来源: 中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）
发表年度: 2005
论文摘要: 随着科学技术的进步,当前的仪器设备已朝着光、机、电集成的趋势发展。利用传统方法制造出来的光学元件不仅制作工艺复杂,而且制造出来的光学元件尺寸与重量较大,已不能满足当今科技发展的需要。目前,微光学技术所制造出的微透镜与微透镜阵列以其体积小、重量轻、便于集成化、阵列化等优点,已成为新的科研发展方向。随着光学元件小型化的发展趋势,为减小透镜与透镜阵列的尺寸而开发了许多新技术,现在已经能够制作出直径为毫米、微米甚至纳米量级的微透镜与微透镜阵,包括折射型与衍射型两种。其中,折射型微透镜与微透镜阵列便是本文的研究对象。由于折射型微透镜与微透镜阵列按照口径的不同可分为亚微米折射型微透镜与微透镜阵列和传统微透镜与微透镜阵列。在第二章利用Mie 散射理论对亚微米微球体透镜的光学性质进行了系统的分析,同时利用eikonal 近似方法分析了亚微米微旋转椭球体透镜的光学性质;第三章利用严格的耦合波理论对亚微米微透镜阵列的光学性质进行了分析,结果表明该类微透镜阵列经过合理的参数选择能起到抗反射的作用,从而为该类微透镜阵列找到了新的应用领域;第四章研究了光刻胶热熔法制作微透镜阵列的工艺,采用了缩短显影时间法使微透镜阵列的F 数与填充因子得到了提高,同时还探索了利用全息-离子束刻蚀法制作闪耀光栅与全息-热熔-离子束刻蚀法制作柱透镜阵列的技术,得到了比较理想的效果。
论文目录:
第一章 引言
1.1 微透镜与微透镜阵列
1.2 衍射型微透镜与衍射型微透镜阵列
1.3 折射型微透镜与折射型微透镜阵列
1.3.1 亚微米折射型微透镜与微透镜阵列
1.3.2 传统折射型微透镜阵列
1.4 本论文的主要工作
第二章 亚微米微球体透镜与微椭球体透镜光学性质的研究
2.1 亚微米微球体透镜光学性质的研究
2.1.1 Mie 散射理论
2.1.2 散射光的偏振
2.1.3 微球体半径a 对散射光电场分布的影响
2.1.4 入射光波长λ对散射光电场分布的影响
2.1.5 相对折射率m 对散射光电场分布的影响
2.1.6 微球体透镜的聚焦性能
2.1.7 归一化散射截面、归一化消光截面与归一化吸收截面
2.2 微椭球体透镜光学性质的研究
2.2.1 Eikonal 近似方法
2.2.2 用Eikonal近似方法确定等效球的半径和折射率
2.2.3 椭球位置(θ_0、φ_0)对散射光强分布的影响
2.2.4 椭球离心率变化对散射光强分布的影响
2.2.5 入射光波长变化对散射光强分布的影响
2.2.6 椭球聚光性能与其外切球和内接球的比较
2.3 小结
第三章半球结构亚微米微透镜阵列光学性质的研究
3.1 概述
3.2 严格的耦合波理论
3.3 结果与分析
3.4 小结
第四章光刻胶热熔法制作微透镜阵列技术的研究
4.1 概述
4.1.1 基片预处理、涂胶和前烘
4.1.2 曝光
4.1.3 显影、坚膜与测试
4.1.4 光刻胶热熔
4.1.5 图案转移与复制技术
4.2 微透镜阵列的各结构参数之间的关系
4.3 提高折射型微透镜阵列的填充因子与F 数
4.3.1 基底预先涂胶法提高微透镜的F 数
4.3.2 台阶式多次曝光法
4.3.3 采用光刻胶预成形法
4.3.4 提高微透镜F 数的机理
4.3.5 采用缩短显影时间法提高折射型微透镜阵列的填充因子与F 数..
4.4 利用离子束刻蚀技术制作玻璃微透镜阵列
4.4.1 离子束刻蚀物理基础
4.4.2 离子束刻蚀对微透镜阵列面形的影响
4.5 利用折射率匹配层增大微透镜的焦距与F 数
4.6 柱透镜阵列与闪耀光栅制作工艺的研究
4.6.1 全息-离子束刻蚀法制作闪耀光栅技术的研究
4.6.2 全息-热熔-离子束刻蚀法制作柱透镜阵列工艺的探索
4.7 小结
第五章 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
参考文献
致谢
作者简介
在读期间发表和待发表的学术论文
博士学位论文原创性声明
发布时间: 2006-03-14
参考文献
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