方形孔徑平面微透鏡陣列的泰伯效應及莫爾顯示研究.pdf

1、信息化時代，人們不僅需要更多更新的器件去獲取、控制、傳輸信息，而且對信息的獲取速度、信息質(zhì)量、信息的多樣化提出更高的要求。要達到這些目的，需要各種光電器件控制光的行為，例如成像、聚焦、耦合、分束、調(diào)制等行為。微透鏡陣列作為一種重要的微光學元器件，被應用于各種領域，如并行共焦成像系統(tǒng)，也是波前測量系統(tǒng)的關鍵組件。
　　方形孔徑平面微透鏡陣列是一種充分考慮受光面積和填充系數(shù)的光器件，除了具備常規(guī)的聚焦、成像、耦合等功能，對其更深層次光

2、學特性的挖掘也是研究的重要方面。當單色平行光垂直入射到周期性結構的透明物體（如透射光柵）時，將會在沿光軸方向特定距離觀察到周期結構物體的像，這種不用透鏡而僅靠光的衍射就可對周期物體成像的現(xiàn)象，稱為自成像，又稱泰伯效應。周期結構的方形孔徑平面微透鏡陣列在單色平行光照射下，在沿光軸傳播方向觀察到了自成像現(xiàn)象，因此本文討論了微透鏡陣列的泰伯效應。
　　在研究微透鏡陣列光學特性的過程中，發(fā)現(xiàn)微透鏡陣列對相應微圖形陣列有莫爾顯示效應，莫爾條

3、紋對細微位移、形變和轉動非常敏感，因而常被用于光學檢測、光學校準、文檔加密防偽等，對于微透鏡陣列的莫爾顯示效應的研究將進一步拓展微透鏡陣列的應用領域。
　　本論文的主要研究內(nèi)容如下：
　　1.對方形孔徑微透鏡陣列的泰伯（Talbot）效應進行實驗研究，利用傳遞函數(shù)法分析了該陣列的菲涅耳衍射區(qū)的光場復振幅分布，討論了泰伯像成像的條件。實驗中，在特定位置處可觀察到三種交替出現(xiàn)的清晰成像，實驗測得的成像距離與理論值吻合。選用不同參

4、數(shù)的方形孔徑微透鏡陣列，泰伯子像成像規(guī)律總體不變，當中心距大于孔徑邊長且小于兩倍孔徑邊長時泰伯子像像元間出現(xiàn)交疊現(xiàn)象。方形孔徑微透鏡陣列在分數(shù)泰伯平面可觀察到清晰的呈棋盤狀分布的泰伯子像，這將拓展微透鏡陣列的實際應用。
　　2.由許多透光圓孔周期性排列組成的點陣與同周期的微圖形構成的陣列重疊，發(fā)生相對轉動時，莫爾圖案出現(xiàn)，該莫爾圖案是微圖形的放大。對于方形孔徑微透鏡陣列也觀察到了相同的莫爾圖案變化現(xiàn)象，我們對產(chǎn)生這種現(xiàn)象的莫爾顯示