衍射光學(xué)元件是以光的衍射理論作為基礎(chǔ),由計算機(jī)輔助設(shè)計,再用各種加工工藝在傳統(tǒng)的光學(xué)器件表面加工微結(jié)構(gòu),對光具有匯聚、成像、分束等作用的一類光學(xué)元件,衍射光學(xué)元件的使用使光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)元件數(shù)量減少、更緊湊、體積小、重量輕,在各類光學(xué)系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。目前,用于制作衍射光學(xué)元件的材料主要是光學(xué)玻璃和光學(xué)塑料,若采用光學(xué)玻璃進(jìn)行衍射光學(xué)元件的加工,其加工誤差對衍射效率的影響較大,若采用光學(xué)塑料作為基底加工衍射光學(xué)元件,由于材料種類有限,會導(dǎo)致表面微結(jié)構(gòu)高度大,容易引起遮擋效應(yīng)。為了實現(xiàn)衍射光學(xué)元件在寬波段的高衍射效率,需要找到合適的光學(xué)材料來降低其微結(jié)構(gòu)高度和減小遮擋效應(yīng)。有機(jī)-無機(jī)納米復(fù)合材料具有高折射率、高色散等光學(xué)性能,且韌性好、易加工,使用有機(jī)-無機(jī)納米復(fù)合材料制造衍射光學(xué)元件還可提高設(shè)計的自由度等。針對制造衍射光學(xué)元件材料選擇的局限以及遮擋效應(yīng),本文采用了紫外光固化有機(jī)-無機(jī)納米復(fù)合材料快速成型技術(shù)制造衍射光學(xué)元件,以獲得高折射率、高色散的衍射光學(xué)元件。通過有機(jī)-無機(jī)納米復(fù)合材料制備實驗獲得了一種適合制造衍射光學(xué)元件的復(fù)合材料配方,配方各成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為57.97%的2官脂肪族聚氨酯丙烯酸酯(2PUA)、38.64%的季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)、1.45%的光引發(fā)劑184(Irgacure 184)、1.93%的分散劑163(Disperbyk 163)和質(zhì)量分?jǐn)?shù)可控的納米粒子ITO。使用該方法制備了紫外光固化衍射光學(xué)元件,利用臺階儀測量衍射光學(xué)元件模芯表面的平均微結(jié)構(gòu)高度為13.26微米,紫外光固化衍射光學(xué)元件表面的平均微結(jié)構(gòu)高度是12.58微米,得到使用光固化衍射光學(xué)元件與模芯微結(jié)構(gòu)的相對誤差為5.141%。紫外光固化有機(jī)-無機(jī)納米復(fù)合材料的衍射光學(xué)元件制造技術(shù)突破了材料選擇局限,減小了遮擋誤差,對寬波段的折衍射混合光學(xué)元件快速成型具有重要意義。
【學(xué)位單位】：長春理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TH74;TB383.1;O436.1
【部分圖文】：

衍射光學(xué)元件的應(yīng)用衍射光學(xué)元件由于其優(yōu)異的特性和折射光學(xué)元件的組合使用，可使用少量的少色差，很大程度上提高了光學(xué)系統(tǒng)的性能以及實用價值，上世紀(jì)末的時候出現(xiàn)了新一代的折衍射混合光學(xué)系統(tǒng)，把衍射光學(xué)元件添加到光學(xué)系統(tǒng)中，功的校正了色差和像差，使整個光學(xué)系統(tǒng)的質(zhì)量只有原來的百分之三十，體原來的百分之五十，很大程度上提高成像質(zhì)量[19,20]。二十一世紀(jì)初，日本的 Canon 公司公開了基于多層衍射光學(xué)元件的攝像鏡頭利用衍射光學(xué)元件產(chǎn)生與折射光學(xué)元件相反色散的性質(zhì)，充分的降低了系散，而且通過控制周期環(huán)和微結(jié)構(gòu)高度的設(shè)計來達(dá)到所需相位的目的。圖 的 Canon 公司的兩種攝像鏡頭，圖中（a）是僅使用折射光學(xué)元件的攝像鏡是采用多層衍射光學(xué)元件和折射光學(xué)元件相結(jié)合的鏡頭，該鏡頭采用如圖的一片雙層衍射元件設(shè)計而成，其實體圖如圖 1.3 所示，由圖中可以看出多學(xué)元件的使用很大程度上減少了整個鏡頭的長度，減少了約 84mm，與此同鏡頭的質(zhì)量也有所減小。由此可見，多層衍射光學(xué)元件的加入使得光學(xué)系統(tǒng)更簡單化、小型化。

圖 1.2 多層衍射光學(xué)元件圖 1.3 Canon EF400mmf/4 公司公布了一項如圖 1.4 所示較眼鏡稍了衍射光學(xué)元件，圖 1.5 為索尼公司生，可以看出衍射元件的存在使得顯示器

圖 1.3 Canon EF400mmf/4司公布了一項如圖 1.4 所示較眼鏡了衍射光學(xué)元件，圖 1.5 為索尼公司可以看出衍射元件的存在使得顯示器arl Zeiss 公司的 圖 1.5 索尼未使D 顯示器 3d 頭戴工技術(shù)
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本文編號：2876052