误差扩散编码制作微光学元件

论文摘要

近年来,以微光学、微机械、微电子器件为核心的微系统发展迅速,具有广阔的应用领域,将对21世纪的科学技术、生产方式和人类生活质量产生深远影响。1995年的美国财政计划已将微系统视为直接关系国防与经济发展的高新技术加以重点研究和发展。微小化、阵列化和集成化的光学元件和系统在许多领域的应用,极大地引起了人们对微光学元件的关注。 微光学在设计理论和制作方法等方面也取得了长足的发展,并在航天、光通信、光信息处理、激光加工等领域获得了广泛应用。为了进一步扩大微光学的应用领域,对其制作方法也就提出了更多和更高的要求。因此,研究方便而有效的微光学元件制作新方法仍然是目前微光学发展的一个关键问题。 目前一般采用多个二元掩模多次套刻的方法来制作连续微浮雕结构,用量化的台阶去逼近理想的轮廓。但是,这种多次套刻的方法工艺流程复杂,需要大型设备,而且每套刻一次都会产生对准误差,套刻次数愈多,误差愈严重,这种技术限制了微光学及微系统的发展。 本论文以发展微光学元件制作新方法为目标,在现有的罗曼型灰阶编码掩模技术的基础上,提出了误差扩散法编码灰阶掩模。误差扩散法同其他编码方法相比,具有量化效果好、衍射效率高、制作文件小、计算速度快、通用性好等优点,将其用于设计灰阶编码掩模,以弥补罗曼型灰阶编码掩模编码文件较大、计算速度较慢、优化方法繁琐等缺点。介绍了误差扩散理论及扩散过程,并对不同的偏置位置、不同的扩散权数以及扩散方向的计算全息图的结果进行了比较,选择了合适的扩散法和权数对微透镜和微柱透镜的制

论文目录

• 摘要
• 第一章 引言
• 1.1 微光学的发展状况概述
• 1.2 制作连续微浮雕结果的常用方法
• 1.2.1 热熔法
• 1.2.2 移动掩模法
• 1.2.3 直写法
• 1.2.4 灰阶掩模法
• 1.2.5 灰阶编码掩模法
• 1.3 本论文的目的、意义和主要内容
• 参考文献
• 第二章 灰阶编码掩模法
• 2.1 常用的计算全息编码法
• 2.1.1 迂回位相编码法
• 2.1.1.1 罗曼型
• 2.1.1.2 李威汉型
• 2.1.2 修正离轴参考光编码法
• 2.1.3 误差扩散编码法
• 2.1.4 几种编码方法比较
• 2.2 灰阶编码掩模法编码原理
• 2.3 罗曼Ⅲ型多自由度编码
• 2.4 本章小结
• 参考文献
• 第三章 误差扩散法
• 3.1 误差扩散法原理
• 3.2 误差扩散过程
• 3.2.1 Floyd-Steinberg误差扩散法
• 3.2.2 Hauck-Bryngdahl误差扩散法
• 3.2.3 Barnard误差扩散法
• 3.3 误差扩散制作计算全息图
• 3.3.1 制作过程
• 3.3.2 三种误差扩散法制作计算全息图结果比较
• 3.4 本章小结
• 参考文献
• 第四章 误差扩散编码灰阶掩模
• 4.1 设计过程
• 4.2 模拟计算
• 4.2.1 误差扩散法设计掩模
• 4.2.2 掩模校正
• 4.2.2.1 预补偿法
• 4.2.2.2 边缘增强法
• 4.2.3 校正结果分析
• 4.2.4 模拟结果
• 4.3 误差扩散法设计制作柱透镜
• 4.4 本章小结
• 参考文献
• 第五章 总结
• 致谢
• 附录一 攻硕期间发表的论文
• 附录二 参加的科研项目和获得奖励
• 声明