發(fā)布時間：2025-05-05 03:57

　　隨著科學技術的迅速發(fā)展以及人們對生活品質(zhì)的不斷追求,光學成像技術在各行各業(yè)都有著舉足輕重的地位。透鏡作為光學成像系統(tǒng)中的關鍵元件,是望遠鏡、顯微鏡、數(shù)碼相機、波前探測器等現(xiàn)代科技產(chǎn)品中不可缺少的部分。為了實現(xiàn)某些精細的功能,往往需要多個傳統(tǒng)透鏡來組合使用,這就不可避免的增加了光學成像系統(tǒng)的體積與復雜程度,也在一定程度上限制了光學成像系統(tǒng)的精度和應用范圍,不符合現(xiàn)代光學系統(tǒng)小型化和智能化的發(fā)展趨勢。作為一類人工設計的二維超材料,超表面的出現(xiàn)在近幾年內(nèi)掀起了廣泛的研究熱潮。由于微納加工技術的日趨成熟,超表面在諸多領域如:光束控制、平面透鏡、電磁隱身、全息成像、模擬計算等領域都已經(jīng)展現(xiàn)了其巨大的應用潛力。而其中對平面透鏡的研究正好可以解決傳統(tǒng)曲面透鏡體積過大、不易集成的難題,為光學系統(tǒng)的輕量化與微型化提供了新的解決思路,進一步拓寬了應用范圍,使其在微生物成像、醫(yī)學成像、便攜式光學成像等領域都能發(fā)揮巨大的作用。目前對平面透鏡的研究主要集中在提高能量利用率、超高精度成像、大視場成像、寬光譜成像等方面,同時在三維成像、虛擬現(xiàn)實（VR）、增強現(xiàn)實（AR）等前沿應用領域也進行了一些探索。盡管普通的平面透...

【文章頁數(shù)】：132 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖 1.12 液態(tài)金屬可調(diào)平面透鏡,引自文獻[80]

液態(tài)金屬可以使平面透鏡在不產(chǎn)生任何形變或位移的情況下對其進行調(diào)節(jié),一定程度上提高了結(jié)構(gòu)緊湊度。而且液態(tài)金屬為平面透鏡調(diào)節(jié)領域引入了流動性這一新的參量,擴大了可調(diào)平面透鏡的材料選擇范圍。但其缺點也同樣明顯,首先液態(tài)金屬的使用使平面透鏡不夠穩(wěn)定,抗干擾能力差；其次制作工藝比較復雜,目....

圖 1.13 基于熱光介質(zhì)的可調(diào)平面透鏡,引自文獻[82]

2018年,Afridi等人就利用熱光材料PDMS在可見光波段設計了可以電調(diào)的連續(xù)可變焦平面透鏡[82]。其調(diào)控原理如圖1.13（a）所示,該系統(tǒng)由兩部分結(jié)構(gòu)構(gòu)成,一是不可調(diào)的高性能平面透鏡,二是由PDMS構(gòu)成的電熱光調(diào)節(jié)器,其厚度為700微米,結(jié)構(gòu)掃描電鏡圖如圖1.13（b）所....

圖 1.14 石墨烯結(jié)構(gòu)示意圖

如圖1.14所示,作為一種由碳原子呈六邊形結(jié)構(gòu)組成的二維納米材料,石墨烯自發(fā)現(xiàn)以來,就因為其優(yōu)異的力學、光學、電學特性,受到了材料界的廣泛關注。雖然石墨烯本來就存在于自然界,但在研究初期由于缺少有效的制備方法,石墨烯的應用難以推廣。直到2004年Geim和Novoselov兩位科....

圖 1.15 金屬-石墨烯可調(diào)平面透鏡,引自文獻[99]

近幾年來,已經(jīng)有大量借助于石墨烯的超表面調(diào)節(jié)器件得到了證明[90-103]。作為超表面最實用的應用之一,平面透鏡與石墨烯的結(jié)合自然也吸引了不少研究人員的關注,并取得了不少優(yōu)秀的成果。最初,石墨烯僅僅被用來替代傳統(tǒng)菲涅爾透鏡中的暗環(huán)而制作超薄的平面透鏡,并不具有調(diào)節(jié)功能[97,98....

本文編號：4043089