方形孔徑平面微透鏡陣列的泰伯效應(yīng)及莫爾顯示研究.pdf

1、信息化時(shí)代，人們不僅需要更多更新的器件去獲取、控制、傳輸信息，而且對(duì)信息的獲取速度、信息質(zhì)量、信息的多樣化提出更高的要求。要達(dá)到這些目的，需要各種光電器件控制光的行為，例如成像、聚焦、耦合、分束、調(diào)制等行為。微透鏡陣列作為一種重要的微光學(xué)元器件，被應(yīng)用于各種領(lǐng)域，如并行共焦成像系統(tǒng)，也是波前測(cè)量系統(tǒng)的關(guān)鍵組件。
　　方形孔徑平面微透鏡陣列是一種充分考慮受光面積和填充系數(shù)的光器件，除了具備常規(guī)的聚焦、成像、耦合等功能，對(duì)其更深層次光

2、學(xué)特性的挖掘也是研究的重要方面。當(dāng)單色平行光垂直入射到周期性結(jié)構(gòu)的透明物體（如透射光柵）時(shí)，將會(huì)在沿光軸方向特定距離觀察到周期結(jié)構(gòu)物體的像，這種不用透鏡而僅靠光的衍射就可對(duì)周期物體成像的現(xiàn)象，稱為自成像，又稱泰伯效應(yīng)。周期結(jié)構(gòu)的方形孔徑平面微透鏡陣列在單色平行光照射下，在沿光軸傳播方向觀察到了自成像現(xiàn)象，因此本文討論了微透鏡陣列的泰伯效應(yīng)。
　　在研究微透鏡陣列光學(xué)特性的過程中，發(fā)現(xiàn)微透鏡陣列對(duì)相應(yīng)微圖形陣列有莫爾顯示效應(yīng)，莫爾條

3、紋對(duì)細(xì)微位移、形變和轉(zhuǎn)動(dòng)非常敏感，因而常被用于光學(xué)檢測(cè)、光學(xué)校準(zhǔn)、文檔加密防偽等，對(duì)于微透鏡陣列的莫爾顯示效應(yīng)的研究將進(jìn)一步拓展微透鏡陣列的應(yīng)用領(lǐng)域。
　　本論文的主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　1.對(duì)方形孔徑微透鏡陣列的泰伯（Talbot）效應(yīng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，利用傳遞函數(shù)法分析了該陣列的菲涅耳衍射區(qū)的光場(chǎng)復(fù)振幅分布，討論了泰伯像成像的條件。實(shí)驗(yàn)中，在特定位置處可觀察到三種交替出現(xiàn)的清晰成像，實(shí)驗(yàn)測(cè)得的成像距離與理論值吻合。選用不同參

4、數(shù)的方形孔徑微透鏡陣列，泰伯子像成像規(guī)律總體不變，當(dāng)中心距大于孔徑邊長(zhǎng)且小于兩倍孔徑邊長(zhǎng)時(shí)泰伯子像像元間出現(xiàn)交疊現(xiàn)象。方形孔徑微透鏡陣列在分?jǐn)?shù)泰伯平面可觀察到清晰的呈棋盤狀分布的泰伯子像，這將拓展微透鏡陣列的實(shí)際應(yīng)用。
　　2.由許多透光圓孔周期性排列組成的點(diǎn)陣與同周期的微圖形構(gòu)成的陣列重疊，發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，莫爾圖案出現(xiàn)，該莫爾圖案是微圖形的放大。對(duì)于方形孔徑微透鏡陣列也觀察到了相同的莫爾圖案變化現(xiàn)象，我們對(duì)產(chǎn)生這種現(xiàn)象的莫爾顯示