[發明專利]表面微整形龍蝦眼結構

在審

• 申請號: 201710575763.2
• 申請日: 2017-07-14
• 公開（公告）號: CN107238940A
• 公開（公告）日: 2017-10-10
• 發明（設計）人: 歐陽名釗;付躍剛;趙玄;王加科;張磊;劉智穎;賀文俊;胡源;鄭陽
• 申請（專利權）人: 長春理工大學
• 主分類號: G02B27/44
• 分類號: G02B27/44;G02B27/42
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所(普通合伙)22210
• 代理人: 陶尊新

表面微整形龍蝦眼結構涉及龍蝦眼光學系統領域，該結構包括：龍蝦眼結構和設置在龍蝦眼結構表面上的變周期閃耀光柵結構。龍蝦眼結構為表面存在一層呈球形排布錐形微通道，每個通道的截面呈梯形，每個反射面是梯形并覆蓋著高反射率材料，變周期閃耀光柵結構為在龍蝦眼結構表面片上鍍一層鋁膜，在鋁膜上刻劃出平行溝槽，每個溝槽都是反射面元，縫面與光柵面的夾角為閃耀角，θ₁和θ_1′分別為入射光線與光柵法線和單縫法線的夾角，θ₂和θ_2′分別為衍射光線與光柵法線和單縫法線的夾角，變周期閃耀光柵的光柵方程為：m表示衍射次數，d表示光柵周期。龍蝦眼表面加入變周期閃耀光柵結構之后，彌散斑的尺寸得到了改善，光強也大大的增強了。

技術領域

本發明涉及龍蝦眼光學系統領域，具體涉及一種表面微整形龍蝦眼結構。

背景技術

龍蝦眼光學系統是仿制于龍蝦眼結構。龍蝦眼表面存在一層呈球形排布錐形微通道，微通道呈球形排布，所以龍蝦眼結構沒有統一的中心軸，每個微通道的軸心都指向球心處，因此龍蝦眼具備了大視場的能力。

但是有兩個原因使得龍蝦眼在焦面上會產生彌散斑，第一是龍蝦眼的理想聚焦面是一個半徑為r/2的球面，由于現在可供使用ccd只能是平面的，所以在成像平面處，會產生一個焦斑。第二個原因是由于龍蝦眼結構的微通道具有一定的深度，于是在焦面上會產生一個投影寬度。因為彌散斑的產生，使得焦點處集光效率下降。

發明內容

為了解決現有技術中存在的問題，本發明提供了一種表面微整形龍蝦眼結構，該結構具有聚光的作用，并且可以利用其高衍射效率提高焦點處的集光效率。

本發明解決技術問題所采用的技術方案如下：

表面微整形龍蝦眼結構，該結構包括：龍蝦眼結構和設置在龍蝦眼結構表面上的變周期閃耀光柵結構。所述龍蝦眼結構為表面存在一層呈球形排布錐形微通道，每個通道的截面呈梯形，每個反射面是梯形并覆蓋著高反射率材料，呈倒錐形；當光線經過微通道時，經過相互垂直的面的反射，折轉至焦點處；所述變周期閃耀光柵結構為在龍蝦眼結構表面片上鍍一層鋁膜，然后在這層鋁膜上刻劃出平行溝槽，每個溝槽都是反射面元，縫寬為w，縫面與光柵面的夾角為Φ，稱為閃耀角，θ₁和θ_1′分別為入射光線與光柵法線和單縫法線的夾角，θ₂和θ_2′分別為衍射光線與光柵法線和單縫法線的夾角，θ₁＝θ_1′+Φ,θ₂＝θ_2′+Φ；變周期閃耀光柵的光柵方程為：

其中m表示衍射級次，d表示光柵周期，利用該光柵進行聚焦，先選定將某個級次的衍射光線會聚與焦點處，計算每個狹縫的周期；再利用θ₁與θ₂之間的關系計算出光柵的閃耀角，從而確定光柵結構；

依據建立的模型來看，根據標量衍射原理，單個閃耀面的衍射屬于夫瑯禾費衍射，則得到單個狹縫的衍射場為

則總衍射場疊加為

上式表達的是將n條狹縫的衍射光場相疊加而得到的總的衍射光場表達式，因為平行光入射的原因，所以入射光的復振幅可以看作是一個常量。β＝sinθ₁+sinθ₂，ξ代表了所積分的長度。