【摘要】：本文研究目標是設計一款長波紅外平板透鏡,它工作在8~14μm波段,具有高透過率、小型化、低成本和易制備的優(yōu)點。目前大約有三種主流的方法可以實現(xiàn)平板透鏡:菲涅爾透鏡、漸變折射率透鏡和超材料平板透鏡。經(jīng)過調研分析后發(fā)現(xiàn),菲涅爾透鏡和折射率漸變透鏡存在透過率低和制備困難的缺點,不能滿足項目的需求。超材料平板透鏡依賴亞波長尺度的光學諧振腔的性質,理論上可實現(xiàn)對入射光波前的任意控制,透鏡因此可以做到小型化和平板化。其中,電介質超材料平板透鏡具有較高的透過率,在8~14μm紅外波段可使用廉價的硅材料來制備,同時還可使用目前較為成熟的ICP刻蝕技術。電介質超材料平板透鏡對外界電磁波的響應可通過研究其微納結構單元得到。針對電介質超材料平板透鏡的微納結構單元,本文使用了CST軟件對其進行仿真分析,仿真中入射光的波長設置為8~14μm。根據(jù)仿真結果來看,在中心波長10μm處,體硅結構的透過率較高,很多都在70%以上,同時相位調控范圍在300°以上,能很好地滿足項目對40%以上透過率的要求。在此基礎上,根據(jù)相位變化平滑和小縱橫比的篩選標準,我們得到了體硅結構的一組最佳數(shù)據(jù)。有了微納結構單元的最佳數(shù)據(jù)之后,本文給出了電介質超材料平板透鏡的設計方案,該方案將透鏡分為中心區(qū)域和外圍區(qū)域。中心區(qū)域使用了傳統(tǒng)的雙曲面型相位分布的設計,外圍區(qū)域利用一階光柵的原理設計了多組偏轉器,每組偏轉器對入射光的相位調控范圍是0~2π。本文還在設計方案中進行了誤差分析,證實了在數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)足夠精確以及圓周方向上柱子的數(shù)量足夠多時,誤差可忽略不計。最后我們給出了電介質超材料平板透鏡的樣品設計參數(shù),理論上該透鏡在中心波長10μm處的透過率在70%以上。本文研究的電介質超材料平板透鏡的創(chuàng)新點為:雖然前人有做過可見光、太赫茲以及近紅外等波段的研究,但關于8~14μm波段的電介質超材料平板透鏡的研究尚屬新的領域。
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TH74;TN219
【圖文】：

電子科技大學碩士學位論文有關，光在均勻介質中是沿直線傳播的，漸變折射率透鏡可以在平板化的同時逐樣的聚焦特性。超材料通過特殊設計的統(tǒng)光學透鏡通過改變透鏡厚度來對入射可以很好地實現(xiàn)超薄特性和平板化。射面的輪廓決定了鏡頭的聚焦特性，不對成像性能影響很小。如圖 1-1，從截面列不同傾斜角的斜面構成的。正視圖角度圈呈同心圓樣式分布的椎體。離透鏡中心幾乎與水平面平行；相反，離透鏡中心越低的透鏡[6]。每個斜面的角度都微調以校

鏡折射面的輪廓決定了鏡頭的聚焦特性，不考積對成像性能影響很小。如圖 1-1，從截面形系列不同傾斜角的斜面構成的。正視圖角度看圈圈呈同心圓樣式分布的椎體。離透鏡中心越面幾乎與水平面平行；相反，離透鏡中心越遠很低的透鏡[6]。每個斜面的角度都微調以校正圖 1-1 菲涅爾透鏡的表面結構

第一章 緒論被提高到了 40.4%。如圖 1-2(c)，理想情徑的連續(xù)函數(shù)，這就是相位菲涅爾透鏡。況下，所有入射光的能量應該直接衍射到制進一步提高到 100%。從文中的實驗結涅爾透鏡能夠達到最大理論衍射效率 98程取決于很多因素，有些因素是可控的，度，然而大量的因素只能在有限意義上進制這樣的投射光刻設備參數(shù)，工藝公差也些過程使灰度光刻技術從一個實驗室到每個實驗室在環(huán)境和設備上都有些許變化

【參考文獻】

相關期刊論文 前1條

1 鄭勤紅,解�，�,羅艷琳,張學清;圓棒介質波導的電磁波傳播特性[J];大學物理;2001年03期

相關博士學位論文 前3條

1 高輝;基于幾何相位超表面的超分辨成像功能器件研究[D];中國科學院大學(中國科學院光電技術研究所);2018年

2 齊美清;超材料透鏡和超表面對電磁波的調控及應用[D];東南大學;2016年

3 呂昊;梯度折射率球透鏡的制備及其光學性能研究[D];長春理工大學;2009年

相關碩士學位論文 前3條

1 董永圣;高清手機鏡頭設計及工藝研究[D];長春理工大學;2017年

2 溫同強;變焦距光學系統(tǒng)的研究與設計[D];江蘇大學;2009年

3 海大鵬;菲涅爾透鏡的加工工藝研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2007年

本文編號：2806205