非球面双焦距微透镜的制造技术研究

发布时间：2017-10-28 05:06

  本文关键词：非球面双焦距微透镜的制造技术研究

  更多相关文章： 非球面微透镜 双焦距 微结构 接触角 光束准直

【摘要】：半导体激光器因其诸多优点得到广泛的应用,但由于光束发散角较大,远场光斑呈椭圆形,通常需要对光束进行整形以满足使用要求。针对光束的准直,本文提出利用单个非球面双焦距微透镜同时准直光束快慢轴的方法,制作双焦距微透镜进行相关研究。本文主要研究工作有以下几个方面：第一部分：分析了边发射半导体激光器光束特性,推导计算了光束的本征像散,基于光束像散的特点提出利用一个双焦距微透镜对光束快慢轴实现同时准直,计算了微透镜的面型；利用ZEMAX进行了半导体激光器光束与双圆锥曲面透镜的准直仿真。第二部分：利用热熔法制作了双焦距微透镜；提出利用沟槽型微结构基底两向异性的特点制作液滴非球面双焦距微透镜的方法：进行了微结构基底改变液滴接触角的热力学分析,利用ICP刻蚀制作了一系列不同参数的阵列型微结构基底,进行液滴接触角实验对润湿规律进行验证。第三部分：制作了沟槽型微结构基底,利用倒置液滴固化法制作了非球面双焦距微透镜,测量了双焦距微透镜的面型,得到了微透镜长短轴方向轮廓的非球面系数和顶点曲率半径,测量了双焦距微透镜的焦距；利用制作的非球面双焦距微透镜进行了半导体激光器光束的准直实验。本文从理论分析和实验两个角度研究了利用微结构基底结合液滴法制作微透镜的技术,制作了双焦距微透镜,并进行了光束准直实验,实验结果显示具有双曲面型的双焦距微透镜比长短轴都是椭圆面型的微透镜准直效果更佳。
【关键词】：非球面微透镜 双焦距 微结构 接触角 光束准直
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN248.4
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-19
• 1.1 研究背景9-12
• 1.1.1 半导体激光器的特点9
• 1.1.2 光束整形常用方法及研究现状9-12
• 1.2 微透镜制造技术12-18
• 1.3 研究意义及研究内容18-19
• 第二章 非球面双焦距微透镜光束准直19-25
• 2.1 半导体激光器的光束特性19-20
• 2.2 准直微透镜面型计算20-22
• 2.3 ZEMAX仿真22-24
• 2.3.1 ZEMAX简介22-23
• 2.3.2 光束准直仿真23-24
• 2.4 本章小结24-25
• 第三章 非球面双焦距微透镜制造方法研究25-41
• 3.1 热熔双焦距微透镜的制作25-27
• 3.2 热熔微透镜面型测量27-28
• 3.3 液滴双焦距微透镜制作原理28-29
• 3.4 表面微结构改变基底接触角的分析29-40
• 3.4.1 基本概念29-31
• 3.4.2 模型建立31-32
• 3.4.3 热力学分析32-34
• 3.4.4 结果与讨论34-40
• 3.5 本章小结40-41
• 第四章 液滴双焦距微透镜的制作41-51
• 4.1 不同微结构基底的制作实验41-42
• 4.2 液滴接触角实验与分析42-48
• 4.2.1 液滴接触角测量42-43
• 4.2.2 阵列微结构样品接触角实验43-45
• 4.2.3 结果分析45-48
• 4.3 双焦距液滴微透镜的制作48-50
• 4.4 本章小结50-51
• 第五章 双焦距微透镜参数测量及光束准直实验51-58
• 5.1 双焦距微透镜参数测量51-54
• 5.1.1 双焦距微透镜面型测量51-53
• 5.1.2 微透镜焦距测量53-54
• 5.2 半导体激光器光束准直实验54-57
• 5.2.1 发散角测量方法54-55
• 5.2.2 光束准直实验55-57
• 5.3 本章小结57-58
• 第六章 总结和展望58-60
• 6.1 工作总结及创新点58-59
• 6.2 存在的问题及展望59-60
• 参考文献60-63
• 致谢63-65
• 在读期间发表的学术论文与取得的研究成果65

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本文编号：1106756