仿生龙虾眼光学成像机理研究

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1、密级：公开编号：——仿生龙虾眼光学成像机理研究’～●·’●●’‘⋯‘。。‘KesearchOntheimagingmechanismofbioniclobstereyesoptics学位授予单位及代码：筮查堡王太堂(!Q!墨鱼2学科专业名称及代码：迸堂王猩论文起止时间：2012．10一2013．9长春理工大学博士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的博士学位论文《仿生龙虾眼光学成像机理研究》是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的

2、作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：酸殛名剑趋丝年三月丛日长春理工大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解“长春理工大学硕士、博士学位论文版权使用规定”，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属长春理工大学。本人保证毕业离校后，发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为长春理工大学。同意长春理工大学保存并使用学位论文；同意长春理工大学向国家图书馆、中国学术期刊(光盘版)电子杂志社、中国科学信息研究所送交学位

3、论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。(涉密论文在解密后遵守此规定)论文涉密情况约定：(打“√”选择)／耐本论文非涉密论文。口本论文属于涉密论文，在——年解密后使用本授权书。作者签导师签名：日摘要龙虾眼掠入射聚焦系统是仿生龙虾眼睛的独特球形微通道结构，使得龙虾眼聚焦系统在高能射线领域能够获得前所未有的大视场与能量获取能力。目前对于龙虾眼结构的研究主要集中在X射线领域，但基于同样反射原理聚焦的光波段龙虾眼光学系统，对于解决光谱材料受限问题以及大视场高敏感性探测问题具有潜在广阔的应用前景。本论文的主要工作是将龙虾眼结构装

4、置的应用范围拓展到光波段范围内，从光学聚焦成像的角度考察、分析了龙虾眼结构装置，重点研究了应用于光波段的龙虾眼光学系统的结构参数与聚焦性能之间的关系；提出了基于杂光抑制原则的单次反射壁厚公式，并讨论了在这个公式限制条件下龙虾眼透镜的各个关键设计参数，如锥顶角、中心张角等，对龙虾眼透镜聚焦性能的影响；并使用数学模型及光机建模软件进行了对比仿真建模分析。通过建模仿真分析，发现基于单次反射条件的光波段龙虾眼聚焦装置的集光效率不受锥顶角参数的影响，同时可以发现光波段龙虾眼光学系统的弥散斑图样对方向具有敏感性。由于基于单次反射原理的

5、龙虾眼透镜存在大视场下微通道深度过低而不便制造的问题，本论文研究了龙虾眼透镜在小宽纵比结构下的多次反射聚焦机理。通过创造性地对龙虾眼透镜进行棱镜展开原理分析，得到了多次反射虽然会产生出射角度更为复杂的偶数次反射杂光，但奇数次反射光线的多次反射对球差具有补偿作用，能够得到更好的聚焦效果，并且这种补偿作用是随微通道单元的宽纵比的减小而增强的结论。对光波段龙虾眼透镜内存在偶数次杂光的抑制方法进行了研究，提出了末端涂层吸收和贯穿式涂层吸收的方法来抑制偶数次杂光，并取得得了明显的杂光抑制效果，使光波段龙虾眼透镜接近于实际应用的进程向

6、前推进了一步。最后，现有加工工艺条件下，设计并制作龙虾眼透镜LP．65原理样机。该原理样机所得到的实验结果很好的印证了反射型重叠像眼的聚焦原理。同时由于LP．65原理样机的结构上的特性，实验过程中发现了双十字的聚焦现象，针对这一现象完成了软件的仿真对比分析，验证了实验的正确性。关键词：仿生光学龙虾眼透镜反射重叠像眼聚焦特性球差补偿AbslractLobstereyegrazingincidencefocusingdevicesimulatetheuniques1眦nlreofsphericalmicrochannel，th

7、atmakesthelobstereyefocusingdevicecanobtainunprecedentedwidefieldandenergyacquisitionabilityinHigh—energyradiationfield．．Atpresent，theresearchonthelobstereyestructurefocusonX-rayfield，butthelobstereyeopticalsystemhaspotentialbroadprospectsinsolvingtherestrictedspe

8、ctrummatericalproblemandwidefieldhighsensitivitydetectionprobleminlightwaveband．Themainworkofthispaperisexpandingtheapplicationoflobstereyefocusingdevic