优秀研究生学位论文题录展示

多功能微柱透镜聚焦特性的研究

专 业: 通信与信息系统
关键词: 微小光学元件 边界元方法 衍射光学 长焦深
分类号: O43
形 态: 共 50 页 约 32,750 个字 约 1.567 M内容
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内容摘要


光学自诞生以来,经历了几百年漫长而曲折的发展。

由于基于折反射原理的传统光学元件,如透镜、棱镜等,它们的特征尺寸远远大于光波波长,因此,在处理光传播的问题时,可以采用基于基尔霍夫公式的标量衍射理论进行求解。

20世纪60年代以来,随着激光的发明和近年来光刻蚀技术的发展,光学元件逐步向小型化、高效化、阵列化、和集成化的方向发展。

当微小衍射光学元件的特征尺寸与波长可以相比拟时,光的散射效应变得非常显著,因此,必须考虑光的矢量衍射特性。

在衍射光学中,原来的标量衍射理论不再适用,必须应用严格的矢量衍射理论来进行分析、计算和设计。

本论文基于严格的电磁场理论,结合电磁场的边界条件,运用边界元方法来求解麦克斯韦方程组,对多波长微小光学透镜进行电磁场分析。

主要结果有:

1,给出了具有长焦深性能的有限厚度的透镜,在TE偏振的情况下,利用边界元方法分析了多波长入射下的该透镜的共同扩展焦深、光斑大小、衍射效率等聚焦特性,然后,给出两个改进型的微柱透镜,实现了更长的共同扩展焦深、更小的光斑尺寸、更高的衍射效率。

2,把边界元方法推广应用到无穷周期结构,实现了利用边界元方法计算无限长周期结构的微柱透镜阵列,并取得了一些结果..……

全文目录


中文摘要
第一章 绪论
1.1 衍射光学的起源和发展
1.2 衍射光学元件的应用及前景
1.3 面临的机遇和挑战
第二章 严格电磁场理论和边界元方法
2.1 严格电磁场理论及矢量方法
2.2 边界积分公式的推导
2.3 边界条件
2.4 几种透镜的边界积分方程
2.4.1 单边界微柱透镜
2.4.2 双边界微柱透镜
2.4.3 无限周期透镜
2.5 边界元方法
第三章 多波长长焦深微柱透镜的聚焦特性
3.1 引言
3.2 开边界微柱透镜的结构和边界积分方程
3.3 数值结果
3.3.1 开边界微柱透镜
3.3.2 闭合边界微柱透镜
3.4 结论
第四章 无穷周期结构微柱透镜的聚焦特性
4.1 引言
4.2 单个透镜的聚焦特性和无穷周期透镜的聚焦特性的比较
4.3 小结
第五章 总结和展望
参考文献

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中图分类: > O43 > 数理科学和化学 > 物理学 > 光学

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