本文關鍵詞：非球面雙焦距微透鏡的制造技術研究

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【摘要】：半導體激光器因其諸多優(yōu)點得到廣泛的應用,但由于光束發(fā)散角較大,遠場光斑呈橢圓形,通常需要對光束進行整形以滿足使用要求。針對光束的準直,本文提出利用單個非球面雙焦距微透鏡同時準直光束快慢軸的方法,制作雙焦距微透鏡進行相關研究。本文主要研究工作有以下幾個方面：第一部分：分析了邊發(fā)射半導體激光器光束特性,推導計算了光束的本征像散,基于光束像散的特點提出利用一個雙焦距微透鏡對光束快慢軸實現(xiàn)同時準直,計算了微透鏡的面型；利用ZEMAX進行了半導體激光器光束與雙圓錐曲面透鏡的準直仿真。第二部分：利用熱熔法制作了雙焦距微透鏡；提出利用溝槽型微結構基底兩向異性的特點制作液滴非球面雙焦距微透鏡的方法：進行了微結構基底改變液滴接觸角的熱力學分析,利用ICP刻蝕制作了一系列不同參數(shù)的陣列型微結構基底,進行液滴接觸角實驗對潤濕規(guī)律進行驗證。第三部分：制作了溝槽型微結構基底,利用倒置液滴固化法制作了非球面雙焦距微透鏡,測量了雙焦距微透鏡的面型,得到了微透鏡長短軸方向輪廓的非球面系數(shù)和頂點曲率半徑,測量了雙焦距微透鏡的焦距；利用制作的非球面雙焦距微透鏡進行了半導體激光器光束的準直實驗。本文從理論分析和實驗兩個角度研究了利用微結構基底結合液滴法制作微透鏡的技術,制作了雙焦距微透鏡,并進行了光束準直實驗,實驗結果顯示具有雙曲面型的雙焦距微透鏡比長短軸都是橢圓面型的微透鏡準直效果更佳。
【關鍵詞】：非球面微透鏡 雙焦距 微結構 接觸角 光束準直
【學位授予單位】：中國科學技術大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN248.4
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 緒論9-19
• 1.1 研究背景9-12
• 1.1.1 半導體激光器的特點9
• 1.1.2 光束整形常用方法及研究現(xiàn)狀9-12
• 1.2 微透鏡制造技術12-18
• 1.3 研究意義及研究內容18-19
• 第二章 非球面雙焦距微透鏡光束準直19-25
• 2.1 半導體激光器的光束特性19-20
• 2.2 準直微透鏡面型計算20-22
• 2.3 ZEMAX仿真22-24
• 2.3.1 ZEMAX簡介22-23
• 2.3.2 光束準直仿真23-24
• 2.4 本章小結24-25
• 第三章 非球面雙焦距微透鏡制造方法研究25-41
• 3.1 熱熔雙焦距微透鏡的制作25-27
• 3.2 熱熔微透鏡面型測量27-28
• 3.3 液滴雙焦距微透鏡制作原理28-29
• 3.4 表面微結構改變基底接觸角的分析29-40
• 3.4.1 基本概念29-31
• 3.4.2 模型建立31-32
• 3.4.3 熱力學分析32-34
• 3.4.4 結果與討論34-40
• 3.5 本章小結40-41
• 第四章 液滴雙焦距微透鏡的制作41-51
• 4.1 不同微結構基底的制作實驗41-42
• 4.2 液滴接觸角實驗與分析42-48
• 4.2.1 液滴接觸角測量42-43
• 4.2.2 陣列微結構樣品接觸角實驗43-45
• 4.2.3 結果分析45-48
• 4.3 雙焦距液滴微透鏡的制作48-50
• 4.4 本章小結50-51
• 第五章 雙焦距微透鏡參數(shù)測量及光束準直實驗51-58
• 5.1 雙焦距微透鏡參數(shù)測量51-54
• 5.1.1 雙焦距微透鏡面型測量51-53
• 5.1.2 微透鏡焦距測量53-54
• 5.2 半導體激光器光束準直實驗54-57
• 5.2.1 發(fā)散角測量方法54-55
• 5.2.2 光束準直實驗55-57
• 5.3 本章小結57-58
• 第六章 總結和展望58-60
• 6.1 工作總結及創(chuàng)新點58-59
• 6.2 存在的問題及展望59-60
• 參考文獻60-63
• 致謝63-65
• 在讀期間發(fā)表的學術論文與取得的研究成果65

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本文編號：1106756