梯度折射率光学的发展现状
人类眼睛晶状体就是梯度折也是现在的径向梯度折射率棒透镜射率也是非均匀的的伍德透镜, ,
射率变化的折射率差约为 这种梯度的雏形虽然 透镜离实用化还有较大差距,0.015- 0.049, 。Wood , 变化的材料和晶状体
表
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面的非球面都极有利于 但这是首次制作出了实实在在的梯度折射率材像差的校正通过对这些自然现象的观察研究。、, 料而不再是设想它向人们展示了梯度折射率 , , 人们逐渐领悟到材料折射率的非均匀性可以导 特殊的光学性能给人们留下了深刻的印象引 , , 致一些均匀介质所不具有的光学性能。 发了许多有益的理论和实验研究。
梯度折射率光学的早期发展年鲁尼博格提出了一2 1944 , ( R.K.Luneburg)
[3] 梯度折射率光学的起源可以上溯到十九世种 能 使 无 穷 远 物 点 锐 成 像 的 球 透 镜 模 型与,
英 国 著 名 物 理 学 家 麦 克 斯 韦纪 在 年 鱼眼介质模型一样透镜的折。 1854 , Maxwell , Luneburg
透镜也无发展起许多梯度折射率材料其它的制作方法如射率分布是球对称的虽然 , : 。Luneburg
中子照射法化学气相沉积法塑料热共聚法分 、、、法实现但在 年之后。1954 , A.S.Gutmon,S.P.Mor-
子填充法晶体生长法电子注入
书
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写法质子交 、、、等人对 透镜 模 型 思 想 予 以 扩 大 和 gan Luneburg
换法熔胶玻璃法扩散共聚法离子填充法结 、、、、发 展 提 出 了 广 义 透 镜 模 型 广 义 , Luneburg 。
透镜理论在电磁波微波区域有实现的晶提拉法等等Luneberg 。
年代是梯度折射率光学理论蓬勃发展的 80 已被用与
设计
领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计
广角雷达和扫描器的天线可能 ,时期人们不仅发展了光线转换的光线追迹方 。点。 法而且还提出了光波面截距法及平行光轴光线 , [5]追迹法和 等人还分别提 。Arai、Rinmer Sharma 年米卡良提出了能理1951 , ( A.L.mikaeligan)
出了不同的计算光程的方法和 。Rogers Harrigan 想成像的径向梯度折射率分布模型该模型可以 ,
把子午光线周期性的无像差的会聚于一点为 、。
径向梯度折射率棒透镜的发展提供了重要的理 等人提出的 对角线理论和方法不仅使人Y- Y , 论依据。 们对梯度折射率材料的性能有了更深刻的认识 ,
而 且 为 人 们 提 供 了 很 有 用 的 设 计 方 法 至 今 。 , 年代出现的流动气体透镜引起了许多学60
[4] 者的兴趣光学理论仍在不断发展之中 它 不 仅 为对这种径向梯度折射率分布的气体。GRIN , 圆柱形透镜的研究内容主要包括折射率分布形 材 料 的 制 作 和 加 工 提 供 了 折 射 率 分 布 模GRIN 式及光学和成象性能像差和模结构
分析
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等这 、。型而且也是光学设计和应用的理论基础, 。 一时期的研究为梯度折射率光学的形成和发展 在我国中国科学院西安光学精密机械研究 ,
奠定了重要的理论基础所从 年开始在我国著名光学专家龚祖同院 。 1972
士的指导下进行自聚焦透镜的研究年他们 。1974 上述的研究工作大部分仅停留在理论模型
采用离子交换方法制作出实验样品自聚焦透镜。 的分析上它们在梯度折射率光学发展史上起着 ,
年的研究结果表明他们研究的样品的分辨 重要的作用有的至今还在微小光学和集成光学 1988 ,
中被采用由于制作工艺的限制梯度折射率光 率得到较大的提高在 年刘德森等人采用 。, 。1991 , 学在早期的发展非常缓慢两步电场辅助下的光刻离子交换工艺成功制作 。
出球形平面微透镜阵列到 年利用离子交。1999 ,
换法制作自聚焦透镜的技术已经相当完善了所 , 梯度折射率光学的近期发展3 制作的自聚焦透镜的某些性能甚至超过日本的 年日本的西泽和佐佐木1964 , (H.Nishizawa) 产品年刘德森等人采用平面掩膜光刻离 。2002 , 利用当时已存在的离子交换工艺可以改变玻璃 [6]子交换技术研制出用于大功率激光二极管阵 , 表面折射率的技术大胆设想可以采用离子交换 , 列光束整形的平面梯度折射率微柱透镜理论方 。工艺来制作梯度折射率介质年日本板玻 。1970 , 面刘德森等编著的纤维光学变折射率介质 , 《》、《璃公司的北野一郎等人采用离子交换工艺首次 的物理基础以及西安邮电学院乔亚天 年 》1991 成功制作了梯度折射率介质透镜聚光纤棒称 - , 出版的梯度折射率光学等著作充分体现了梯 《》为自聚焦透镜商品名为 年奥特 (Selfoc )。1973 , 度折射率光学在我国的蓬勃发展。 萨卡又采用两步扩散共聚工艺制作了 (Yohtsuka)-
塑料梯度折射率透镜梯度折射率透镜的研制成 。
功标志着梯度折射率光学进入新的发展阶段, 。
在这之后随着非均匀介质中光传播规律光、 应用及前景4 线追迹成像及像差的研究非均匀折射率材料 、、
目前梯度折射率光学将折射率分布的梯度及透镜的制作工艺探讨检测技术及器件应用研 、
形式主要分为球对称分布径向分布和轴向分 : 、究的迅猛发展梯度折射率光学真正发展成为一 , 布三大类型它们的折射率分别是到空间某定 , 门新的学科年首次梯度折射率光学。1979 (GRIN) 点定直线轴和定平面的距离的函数等折射 、( ) ,
率面分别为球面圆柱面和平面其中第一类轴、。
刘德森高应俊变折射率介质的物理基础国防工业出版社北京[1] , . [M]. , , 1991. [2] R. W. Wood. Physical Optics. Macmillan[J]. New York, 1905.
[3] R.K. Luneberg. Mathematical Theory of Optics[M]. U. California Press, Berkely, 1966. [4] W.H.Southwell, J.Opt.Soc.Am[J].72908,1982.
胡建明大功率激光二极管阵列光束整形的平面变折射率微柱透镜硕士论文西南师范大学[5] .[D].,,2002.
THE DEVELOPMENT OF GRIN OPTICS
12SHAO Rui CHEN Li
(1 Department of Physics, Chaohu College, Chaohu 238000)
(2 Department of Physics & Electrical Engineering, Anqing Teachers College, Anqing 246011) Abstr act: This paper mainly reviewed the history of development and its application. Key wor ds: optics; gradient refractive index
浙公网安备 33021202002483