层叠微透镜阵列光扩散片特性研究.pdf

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1、第３０卷第１１期光学学报Ｖｏｌ．３０，Ｎｏ．１１２０１０年１１月犃犆犜犃犗犘犜犐犆犃犛犐犖犐犆犃犖狅狏犲犿犫犲狉，２０１０文章编号：０２５３２２３９（２０１０）１１３３０６０５层叠微透镜阵列光扩散片特性研究庄孝磊周芳申溯陈林森（苏州大学信息光学工程研究所，江苏苏州２１５００６）摘要提出了一种新型的层叠微透镜阵列光扩散片。在入射侧具有大口径低数值孔径微透镜阵列结构，在出射侧具有小口径高数值孔径微透镜阵列结构。分析了层叠结构对光线在视场内的扩散增益原理。利用光线追迹法模拟了微透镜高度、口径等结构参数对光学性能的影响。模拟结果表明，正面亮度随出射侧微透镜高宽比增大而增加，在入射侧增加

2、一层高宽比在０．０１～０．１５的低数值孔径微透镜阵列，能够将正面亮度再提高３％～５％。实验测试结果表明其增益率可达４０．０６％，较单层微透镜阵列扩散片提高了４．２％。关键词光学器件；光扩散片；光线追击；微透镜阵列中图分类号ＴＮ２７；ＴＭ９２３．０１文献标识码Ａ犱狅犻：１０．３７８８／犃犗犛２０１０３０１１．３３０６犆犺犪狉犪犮狋犲狉犻狊狋犻犮狊狅犳犇犻犳犳狌狊犲狉狊狑犻狋犺犆犪狊犮犪犱犲犱犕犻犮狉狅犾犲狀狊犃狉狉犪狔狊犣犺犪狀犵犡犻犪狅犾犲犻犣犺狅狌犉犪狀犵犛犺犲狀犛狌犆犺犲狀犔犻狀狊犲狀（犐狀狊狋犻狋狌狋犲狅犳犐狀犳狅狉犿犪狋犻狅狀犗狆狋犻犮犪犾犈狀犵犻狀犲犲狉犻狀犵，犛狌狕犺狅

3、狌犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔，犛狌狕犺狅狌，犑犻犪狀犵狊狌２１５００６，犆犺犻狀犪）犃犫狊狋狉犪犮狋犃狀犲狑狋狔狆犲狅犳狅狆狋犻犮犪犾犱犻犳犳狌狊犲狉狑犻狋犺犮犪狊犮犪犱犲犱犿犻犮狉狅犾犲狀狊犪狉狉犪狔狊（犕犔犃狊）犻狊狆狉狅狆狅狊犲犱．犜犺犲犱犻犳犳狌狊犲狉犻狊犮狅犿狆狅狊犲犱狅犳犪犾犪狔犲狉狅犳犕犔犃狊狑犻狋犺狊犿犪犾犾犪狆犲狉狋狌狉犲犪狀犱犺犻犵犺狀狌犿犲狉犻犮犪犾犪狆犲狉狋狌狉犲（犖犃）狅狀狅狌狋狆狌狋狊犻犱犲犪狀犱犪犾犪狔犲狉狅犳犕犔犃狊狑犻狋犺犾犪狉犵犲犪狆犲狉狋狌狉犲犪狀犱犾狅狑犖犃狅狀犻狀犮犻犱犲狀狋狊犻犱犲．犜犺犲犻狀犳犾狌犲狀犮犲狅犳狋犺犲狆犪狉犪犿犲狋犲狉狊（狊狌犮犺

4、犪狊狊犪犵犺犲犻犵犺狋，犪狆犲狉狋狌狉犲犲狋犮．）狅犳犮犪狊犮犪犱犲犱犕犔犃狊狅狀狋犺犲犱犻犳犳狌狊犻狀犵犫犲犺犪狏犻狅狉犻狊犻狀狏犲狊狋犻犵犪狋犲犱犫狔狌狊犻狀犵狅犳狉犪狔狋狉犪犮犻狀犵犿犲狋犺狅犱．犜犺犲狉犲狊狌犾狋狊狊犺狅狑狋犺犪狋狋犺犲犿犪狓犻犿狌犿犾狌犿犻狀犪狀犮犲犻狀犮狉犲犪狊犲狊狑犻狋犺狋犺犲狉犪狋犻狅狅犳狊犪犵犺犲犻犵犺狋狋狅犪狆犲狉狋狌狉犲犪狀犱犪狀犪犱犱犻狋犻狅狀犪犾３％～５％狅狆狋犻犮犪犾犵犪犻狀犮犪狀犫犲犪犮犮狅犿狆犾犻狊犺犲犱犫狔犻狀狊犲狉狋犻狀犵犪狀狅狋犺犲狉犾犪狔犲狉狅犳犕犔犃狊狑犻狋犺犪犺犲犻犵犺狋犪狆犲狉狋狌狉犲狉犪狋犻狅狅犳０．０１～０．１５狅狀

5、犻狀犮犻犱犲狀狋狊犻犱犲．犈狓狆犲狉犻犿犲狀狋犪犾狉犲狊狌犾狋狊犪狉犲犪犾狊狅犱犲犿狅狀狊狋狉犪狋犲犱犪狀犱狋犺犲狅狆狋犻犮犪犾犵犪犻狀犻狊犿犲犪狊狌狉犲犱犪狊４０．０６％．犓犲狔狑狅狉犱狊狅狆狋犻犮犪犾犱犲狏犻犮犲狊；犱犻犳犳狌狊犲狉；狉犪狔狋狉犪犮犻狀犵犿犲狋犺狅犱；犿犻犮狉狅犾犲狀狊犪狉狉犪狔１引言的折衍射实现扩散光的作用，因而透射率较高。然光扩散片是使得光束光强在空间一定范围内均而，毛玻璃扩散片虽然可方便地通过注塑或者压印匀分布的光器件，在平板显示、激光、ＬＥＤ照明、成技术制备，但扩散角通常小于３０°，不满足ＬＥＤ背光［１，２］模组扩散光的要求。全息型扩散片的扩散角大于像等系

6、统中有重要应用。基于对入射光扩散原理的不同，扩散片分为两类：掺杂粒子型和表面微结４０°，但制备成本昂贵，通常只适合小幅面样品。基构型。目前，掺杂粒子型扩散片在平板显示中得到于微透镜阵列的光扩散片透射率高，通过调整微透了广泛应用，但其透射率低，出射光场不可控，且存镜阵列形状和排布可以改变扩散角度、光场的空间在“热点”等缺陷。表面微结构扩散片分为毛玻璃和能量分布，因此引起研究人员的高度关注。［３，４］［５～９］本文提出了一种基于层叠微透镜阵列的扩散型、全息型和微透镜阵列型。这一类扩散片利用材料表面微纳米结构对光波片。入射侧由大口径低数值孔径微透镜阵列组成，收稿日期：２００９１１１２；

7、收到修改稿日期：２０１００６１３基金项目：苏州市科技计划科技专项项目（ＺＸＧ０８０２）和江苏省基础研究计划项目（ＢＫ２００８２７６６）资助课题。作者简介：庄孝磊（１９８６—），男，硕士研究生，主要从事光学信息处理及其器件等方面的研究。Ｅｍａｉｌ：ｘｉａｏｌｅｉ．ｚｈｕａｎｇ＠１３９．ｃｏｍ导师简介：陈林森（１９６１—），男，研究员，博士生导师，主要从事光信息器件与微纳米结构制造等方面的研究。Ｅｍａｉｌ：ｌｓｃｈｅｎ＠ｓｕｄａ．ｅｄｕ．ｃｎ１１期庄孝