本文關(guān)鍵詞：微納結(jié)構(gòu)成像原理和方法研究

  更多相關(guān)文章： 微納結(jié)構(gòu) 成像 衍射透鏡 超表面 輕量化

【摘要】：微納結(jié)構(gòu)是指人為設(shè)計的、具有微米或納米尺度特征尺寸、按照特定方式排布的功能結(jié)構(gòu)。隨著第三代光學成像技術(shù)向集成化、輕量化、超大口徑發(fā)展,傳統(tǒng)折反式光學系統(tǒng)面臨著諸多瓶頸,而微納結(jié)構(gòu)光學元件具有重量輕、設(shè)計自由度高、結(jié)構(gòu)靈活等特點,在成像領(lǐng)域展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢。本文系統(tǒng)研究了平面衍射透鏡和超表面兩種微納結(jié)構(gòu)的成像原理、寬帶調(diào)控機理、設(shè)計方法和成像實驗,為下一代光學成像技術(shù)提供了全新的技術(shù)途徑。主要研究工作包括:1)基于平面衍射透鏡的輕量化成像原理方法研究,針對衍射透鏡色散嚴重的問題,分析并建立了寬波段消色差模型;開展了基于平面衍射透鏡的口徑5米空間天文望遠鏡光學設(shè)計,采用離軸反射式結(jié)構(gòu)避免了同軸系統(tǒng)的擋光效應(yīng),利用多重位相衍射原理實現(xiàn)了連續(xù)光譜成像帶寬,帶寬覆蓋可見光和紅外全部譜段;2)提出了兩種基于超表面的寬帶位相和偏振調(diào)控原理,利用超表面色散調(diào)控實現(xiàn)了4倍頻程寬帶位相和偏振轉(zhuǎn)換,通過超薄空間變化和頻譜設(shè)計的自旋軌道作用,實現(xiàn)了電磁特征的虛擬位相整形;基于上述原理設(shè)計了透射和反射式光天線陣列超表面新型成像器件,實現(xiàn)了可見光光學漩渦聚焦和紅外成像,其中反射式超表面能量利用效率超過90%;3)搭建了顯微鏡三維光場測試平臺,解決了超表面成像面臨的中間場成像測試難題;研究獲得了精度20nm非規(guī)則納米結(jié)構(gòu)和大矢高32臺階微納結(jié)構(gòu)制備工藝;完成了平面衍射透鏡寬波段成像實驗,在可見光范圍內(nèi)獲得衍射極限像質(zhì),驗證了寬帶消色差原理。本文重點完成了微納結(jié)構(gòu)成像原理及相關(guān)設(shè)計方法和實驗工作。所取得的成果包括:平面衍射透鏡寬波段成像原理和設(shè)計方法、超表面寬帶位相和偏振調(diào)控機理、超表面成像器件設(shè)計、高精度微納結(jié)構(gòu)制備和成像實驗驗證。本文研究成果為后續(xù)微納結(jié)構(gòu)成像研究和相關(guān)應(yīng)用提供了理論指導及實驗基礎(chǔ)。
【學位授予單位】：中國科學院研究生院（光電技術(shù)研究所）
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：O439

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 劉宏開;羅崇泰;王多書;陳燾;葉自煜;;連續(xù)型衍射透鏡激光直寫技術(shù)研究[J];紅外與激光工程;2006年S2期

2 劉園園;李林;黃一帆;;衍射透鏡在多普勒葉尖間隙檢測系統(tǒng)中的應(yīng)用[J];光學技術(shù);2011年03期

3 周紹祥,胡玉禧,王克逸,張亮;衍射透鏡的精確設(shè)計方法(英文)[J];光子學報;2001年10期

4 巴音賀希格;溫度漲落和波長偏離對衍射透鏡性能的影響[J];光子學報;2003年05期

5 單明廣;鐘志;郭黎利;智佩;;激光直寫制作的小F數(shù)連續(xù)浮雕衍射透鏡軸向聚焦特性分析[J];光學學報;2009年11期

6 傅恩生;微型衍射透鏡降低激光器成本[J];激光與光電子學進展;2004年04期

7 ;[J];;年期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 竇文斌;萬琛;;毫米波衍射透鏡焦區(qū)場分析[A];2001年全國微波毫米波會議論文集[C];2001年

2 劉宏開;羅崇泰;王多書;陳燾;葉自煜;;連續(xù)型衍射透鏡激光直寫技術(shù)研究[A];2006年全國光電技術(shù)學術(shù)交流會會議文集（B 光學系統(tǒng)設(shè)計與制造技術(shù)專題）[C];2006年

3 呂紅;;空間大口徑衍射透鏡材料的選用分析[A];第二十五屆全國空間探測學術(shù)研討會摘要集[C];2012年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 王彥欽;微納結(jié)構(gòu)成像原理和方法研究[D];中國科學院研究生院（光電技術(shù)研究所）;2015年

2 單明廣;用于并行激光直寫的連續(xù)深浮雕諧衍射透鏡陣列技術(shù)[D];哈爾濱工業(yè)大學;2008年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 曾文明;衍射透鏡成像光譜儀復原算法與實驗驗證[D];蘇州大學;2014年

，

本文編號：1211202