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GRIN聚合物微球用作回归反射材料的研究

作　者: 俞强
导　师: 易佑民
学　校: 安徽大学
专　业: 光学
关键词: 回归反射 梯度折射率(GRIN) 聚合物 微球透镜 悬浮扩散共聚 光线追迹 四阶runger-kutta方法
分类号: O435
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
下　载: 73次
引　用: 1次
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内容摘要


本工作研究的是具有梯度折射率(Gradient refractive index，GRIN)分布的聚合物微球在回归反射材料上的应用。GRIN聚合物微球是一类新型光学器件，主要依靠其特殊的非均匀折射率分布实现各种光学功能。它具有简单、高度对称的几何形状，且透明度好、体积小、光路短、质轻、可批量生产，在微小光学、集成光学、光通讯等领域中具有广泛的应用前景。 本文首先简要介绍了回归反射材料的概念和回归反射材料研制的现状，分析了用GRIN聚合物微球制作回归反射材料的可能性。进而选择两种适当的聚合物单体，利用悬浮扩散共聚的方法加工制备获得此类微球透镜，并测量了所得透镜的折射率分布曲线和其它光学参数。在此基础上，根据球对称梯度折射率光学的基本理论和光线追迹的严格计算，估算了用其制作回归反射材料能够达到的性能指标，并通过优化计算寻找到最佳技术参数，为提高回归反射材料的性能指明了方向。 第一、二章简要介绍了回归反射的概念、回归反射材料的现状，分析了传统均匀介质微球回归反射材料的性能。第三章在球对称梯度折射率介质的光学理论基础上分析一种具有理想梯度折射率分布的透镜回归反射性能，并引出了用GRIN聚合物微球制作回归反射材料的可能性。第四章先介绍应用悬浮扩散共聚法制备高分子GRIN透镜的机理，随后介绍了对所制备的微球的折射率分布、透过率、不圆度等重要光学参数的测量。第五章从上一章测量所得折射率分布曲线出发，根据梯度介质球内光线传输的理论模型，用光线追迹的方法分析了327#微球透镜的反光性能，并对最佳性能条件进行了总结分析，发现效果提高并不明显，进而在第六章中提出了提高GRIN聚合物微球回归反射性能的两个基本途径，并用光线追迹方法进行了详细的分析，最终得到了良好的效果，并对结果进行了一定的分析解释。在最后一章里，分析了梯度折射率聚合物微球在实际应用中的优势和劣势，同时提出了日后工作的改进方向。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-8
第一章 引言  8-11
  1.1 回归反射的概念和回归反射材料的现状  8-9
    1.1.1 回归反射的概念  8
    1.1.2 回归反射材料的研究现状  8-9
  1.2 本研究工作的意义  9-11
第二章 传统回归反射材料及其性能  11-15
  2.1 回归反射材料简介  11-13
    2.1.1 基本分类  11-12
    2.1.2 基本应用  12
    2.1.3 回归反射微球的制作工艺  12-13
  2.2 均匀介质微球的回归反射性能分析  13-15
第三章 一种具有理想回归反射性能的GRIN理论模型  15-24
  3.1 梯度折射率材料简介  15-21
    3.1.1 梯度折射率光学器件发展简介  15-16
    3.1.2 高分子GRIN光学材料简介  16-18
    3.1.3 球对称梯度折射率分布介质的光学基础理论  18-21
  3.2 一种具有理想回归反射性能的GRIN理论模型  21-24
    3.2.1 Luneburg透镜中光线轨迹的理论推导  21-23
    3.2.2 Luneburg透镜回归反射性能的评价  23-24
第四章 GRIN聚合物微球的制作及性能测量  24-35
  4.1 GRIN聚合物微球的制作  24-28
    4.1.1 悬浮扩散共聚法概述  24-25
    4.1.2 悬浮扩散共聚合单体体系的选择  25-26
    4.1.3 悬浮扩散共聚法制备GRIN聚合物微球  26-28
  4.2 GRIN聚合物微球基本性能参数的测量  28-35
    4.2.1 透过率测量  28-29
    4.2.2 球粒径、不圆度及表面张力的测试  29
    4.2.3 折射率分布的测量  29-35
第五章 自制GRIN聚合物微球用作回归反射材料的性能分析  35-42
  5.1 光线追迹简介  35-41
    5.1.1 球梯度介质中的光线追迹简介  35-36
    5.1.2 光线微分方程的降阶  36-37
    5.1.3 光线追迹迭代公式的推导  37-38
    5.1.4 折射率分布曲线的拟合  38-40
    5.1.5 光线追迹的检验公式  40
    5.1.6 运用于回归反射膜的光线追迹编程  40-41
  5.2 自制GRIN聚合物微球用作回归反射材料的性能分析  41-42
第六章 GRIN聚合物微球用作高性能回归反射材料的研究  42-49
  6.1 改变折射率差值  42-44
  6.2 通过改变中心折射率值和折射率差值得双重改善  44-46
  6.3 结果与分析  46-49
第七章 应用前景与展望  49-51
  7.1 梯度折射率聚合物微球在实际应用的优势和劣势  49-50
  7.2 改进的方向  50-51
参考文献  51-53
致谢  53-54
攻读硕士学位期间发表学术论文目录  54

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中图分类: > 数理科学和化学 > 物理学 > 光学 > 几何光学
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