变折射率方形孔径平面微透镜阵列的聚焦和散焦特性-论文.pdf

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1、第43卷第8期光子学报Vo1．43No．82014年8月ACTAPHOTONICASINICAAugust2014doi：10．3788／gzxb2O1443O8．0823004变折射率方形孔径平面微透镜阵列的聚焦和散焦特性师红燕，周素梅(西南大学物理科学与技术学院，重庆400715)摘要：为提高变折射率平面微透镜阵列的填充率，利用光刻工艺和离子交换技术制备了填充率近达100％的方形孔径平面微透镜阵列，并对其透镜元及相邻透元间间隙构成的角落区域的成像进行了理论和实验研究．根据变折射率介质光线追迹法，利用MATLAB软件模拟，发现在透镜元区域和角落区域

2、成像特性相反．成像系统测试表明：由于透镜元区域和角落区域的折射率分布变化规律不同，透镜元与角落区域对物体分别成倒立实像和正立虚像；透镜阵列可实现聚焦和散焦功能；角落区域得到充分的离子交换使得间隙足够小，形成了从该区域中心向外逐渐增大的新型梯度折射率模型．关键词：变折射率光学；散焦特性；光线轨迹；平面微透镜阵列；填充率；方形孔径中图分类号：O435．1文献标识码：A文章编号：1004-4213(2014)08—0823004—5FocusingandDefocusingCharacteristicsofSquare-aperturePlanarMicr

3、olensArraywithGradientRefractiveIndexSHIHong-yan，ZHOUSu—mei(SchoolofPhysicalScienceandTechnology，SouthwestUniversity，Chongqing400715，China)Abstract：Toimprovefillingfactorofplanarmicrolensarrays，square—apertureplanarmicrolensarrayswithgoodperformancewasfabricatedwithphoto1ithogr

4、aphyandthermalion-exchangingtechnology，theirfillfactorswas100．Imagingcharacteristicsofunitlensandregionamongthefouradjacentlensunits(becalledcornerarea)ofsquare-apertureplanarmicrolensarrayswereanalyzedtheoreticallyandexperimentally．Imagingcharacteristicsincornerareaarereverset

5、othoseinfocusingelementlens，whichisshowedbyraytracingandMATLABsimulation．Resultswithimagetestingsystemshowthatareversedrealimageofobjectisformedaftertheraypassesthroughunit1ens，whileanerectvirtualimageisobtainedbecauseofdivergentlightoutfromcornerarea，whichiscausedbydifferentre

6、fractiveindexdistributioninthesetwoareas．Therefore，square-apertureplanarmicrolensarraysachievethefunctionoffocusinganddefocusing．Moreover，withenoughion-exchangingtime，theuniformrefractiveindexregioninthecornerareaisSOlittlethatanew-typegradientrefractivedistributionisformedwhic

7、hincreasesgraduallyoutfromthecenter．Keywords：Gradientrefractiveindexoptics；Defocusing；Raytrack；Planarmicrolensarray；Fillfactor；SquareapertureOCISCodes：130．3120；110．2350；080．3630；190．4370性均匀、集成度高等优势成为微小光学领域重要的微0引言型器件．在微电子技术基础上，光学微加工技术快速发随着科学技术的发展，微透镜阵列因排列密集、光展．光刻工艺和离子交换技术因制作过程简单

8、，成本基金项目：重庆市基础与前沿研究计划项目(No．cstc2013jcyjA00016)和西南大学科技基金