本文關(guān)鍵詞：用于紅外成像的菲涅爾透鏡設(shè)計(jì)與分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《西安工業(yè)大學(xué)》 2013年

用于紅外成像的菲涅爾透鏡設(shè)計(jì)與分析

梁海生  

【摘要】：隨著加工手段的不斷發(fā)展,人們對(duì)于光學(xué)元件的功能要求越來(lái)越高,元件尺寸趨向微型化。以臺(tái)階狀菲涅爾透鏡為代表的衍射光學(xué)在近年來(lái)發(fā)展迅速,菲涅爾透鏡具有體積小、重量輕、易于復(fù)制等優(yōu)點(diǎn),在諸多領(lǐng)域都有著越來(lái)越重要的應(yīng)用,尤其在紅外探測(cè)、紅外激光測(cè)距等領(lǐng)域發(fā)揮著十分重要的作用。本文在總結(jié)和歸納國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的衍射光學(xué)元件設(shè)計(jì)方法和加工手段的基礎(chǔ)上,針對(duì)用于紅外波段的二元菲涅爾透鏡,研究其二元衍射面的設(shè)計(jì)和算法,并分析其關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)誤差對(duì)衍射效率的影響,探索其關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)在加工過(guò)程中的容差范圍。主要在以下幾方面對(duì)衍射光學(xué)元件中的臺(tái)階狀菲涅爾透鏡進(jìn)行了研究。第一,對(duì)目前衍射光學(xué)元件設(shè)計(jì)涉及的標(biāo)量衍射理論及矢量衍射理論進(jìn)行了調(diào)研。研究了基于標(biāo)量衍射理論的各種設(shè)計(jì)算法和在亞波長(zhǎng)結(jié)構(gòu)條件下設(shè)計(jì)方法。第二,研究了二元衍射微結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵參數(shù)與菲涅爾透鏡的的衍射效率之間的關(guān)系,并利用MATLAB軟件編制了程序開(kāi)展模擬研究,對(duì)加工誤差與衍射效率之間的關(guān)系進(jìn)行了研究。第三,在理論研究的基礎(chǔ)上,針對(duì)工作在紅外波段1064nm的二元菲涅爾透鏡,設(shè)計(jì)了視場(chǎng)角為0.3°,焦距為100mm,口徑分別為3mm與30mm的二元菲涅爾透鏡,給出了設(shè)計(jì)過(guò)程與結(jié)構(gòu)參數(shù)。并對(duì)其結(jié)果進(jìn)行了分析,所得到的3mm口徑的透鏡衍射效率可以達(dá)到93.36%,30mm口徑的衍射效率為90.13%,彌散斑尺寸等參數(shù)滿足了設(shè)計(jì)要求。第四,結(jié)果表明,對(duì)于光源波長(zhǎng)的變化,當(dāng)波長(zhǎng)偏向于短波段時(shí),其衍射效率的變化要比偏向于長(zhǎng)波段時(shí)要大。對(duì)于臺(tái)階深度的變化,當(dāng)臺(tái)階深度加工誤差控制在5%以內(nèi)時(shí),對(duì)衍射效率的影響較小。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：西安工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TH74
【目錄】：

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