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一种新型成像系统及回归反射材料的研究

作　者: 徐恩明
导　师: 易佑民
学　校: 安徽大学
专　业: 光学
关键词: 梯度折射率微球透镜梯度折射率平板广义Lunebrug透镜 Maxwell鱼眼透镜成像回归反射
分类号: O435
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

梯度折射率(Gradient index，GRIN)透镜及其阵列是一类新型光学器件，具有简单的几何形状，主要依靠介质特殊的非均匀折射率分布以实现其各种光学功能。因其有体积小、光路短、重量轻、性能优越、易于批量生产和便于集成等优点，在微小光学、集成光学和光通讯中有着诱人的应用前景，现已受到广泛地重视。本工作从梯度折射率介质光学的基本理论出发，对轴向梯度介质和球对称GRIN微球透镜的光学性能进行了系统的分析。在此基础上着重研究了广义Luneburg透镜理论模型成像的优越性和从技术上实现它的根本困难，设计了一种由广义Luneburg透镜固态核和一对轴向GRIN平板所组成的锐聚焦成像补偿系统，并对其进行了详细的理论分析。论文的后部分提出了一种用具有双层梯度结构的球对称GRIN微球回归反射表面材料；研究分析的结果证明，此类回归反射表面材料性能十分优越。本论文主要内容如下：第一章：概述了梯度折射率光学、微小光学、并对本课题研究的内容以及研究的意义作了简要的阐述。第二章：介绍了轴向梯度介质的基本方程及轴向梯度折射率平板的特性。第三章：阐述了一般GRIN球透镜的基础理论及Luneburg透镜、Maxwell鱼眼微球透镜的基本理论与光学性能。第四章：设计了一种锐聚焦成像系统并对其性质进行了分析。第五章：介绍了回归反射的概念、回归反射材料的现状；研究了双层梯度结构的球对称GRIN微球回归反射性能。第六章：归纳全文，对本课题研究所取得的成绩、存在的问题和下一步要做的工作做一总结。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
第一章引言  8-11
  1.1 梯度折射率光学概述  8-9
  1.2 微小光学的发展概述  9-10
  1.3 本课题的研究内容及意义  10-11
第二章轴向梯度介质的基本理论  11-16
  2.1 轴向梯度介质中的光线方程  11-12
  2.2 轴向梯度介质平板的特性  12-16
第三章球对称梯度折射率透镜的基本理论  16-26
  3.1 球对称梯度折射率分布介质中的光线轨迹及其特性  16-19
  3.2 Luneburg透镜中的光线轨迹理论  19-22
    3.2.1 经典Luneburg透镜的基本理论  19-21
    3.2.2 广义Luneburg透镜的基本理论  21-22
  3.3 Maxwell鱼眼透镜的基本理论  22-26
    3.3.1 Maxwell鱼眼介质的性质  22-25
    3.3.2 Maxwell鱼眼透镜  25-26
第四章一种锐聚焦成像系统的设计与分析  26-31
  4.1 锐聚焦成像系统的结构  27
  4.2 锐聚焦补偿的可行性  27-28
  4.3 成像系统的锐聚焦补偿的理论分析和算法  28-30
  4.4 小结与讨论  30-31
第五章双层球对称GRIN微球回归反射材料的研究  31-43
  5.1 回归反射简介  31-32
  5.2 均匀折射率玻璃微球回归反射材料的性能  32-33
  5.3 Luneburg透镜的回归反射性能  33-34
  5.4 双层球对称GRIN微球回归反射材料的研究  34-43
    5.4.1 双层球对称GRIN微球的结构  34-36
    5.4.2 理论分析  36-39
    5.4.3 数值计算结果分析  39-41
    5.4.4 结论  41-43
第六章结论与展望  43-44
参考文献  44-46
致谢  46-47
攻读硕士学位期间发表学术论文目录  47

一种新型成像系统及回归反射材料的研究

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