基于紫外光固化有机-无机纳米材料的衍射元件制造技术研究

发布时间：2020-11-09 06:47

　　 衍射光学元件是以光的衍射理论作为基础,由计算机辅助设计,再用各种加工工艺在传统的光学器件表面加工微结构,对光具有汇聚、成像、分束等作用的一类光学元件,衍射光学元件的使用使光学系统的光学元件数量减少、更紧凑、体积小、重量轻,在各类光学系统中得到了广泛的应用。目前,用于制作衍射光学元件的材料主要是光学玻璃和光学塑料,若采用光学玻璃进行衍射光学元件的加工,其加工误差对衍射效率的影响较大,若采用光学塑料作为基底加工衍射光学元件,由于材料种类有限,会导致表面微结构高度大,容易引起遮挡效应。为了实现衍射光学元件在宽波段的高衍射效率,需要找到合适的光学材料来降低其微结构高度和减小遮挡效应。有机-无机纳米复合材料具有高折射率、高色散等光学性能,且韧性好、易加工,使用有机-无机纳米复合材料制造衍射光学元件还可提高设计的自由度等。针对制造衍射光学元件材料选择的局限以及遮挡效应,本文采用了紫外光固化有机-无机纳米复合材料快速成型技术制造衍射光学元件,以获得高折射率、高色散的衍射光学元件。通过有机-无机纳米复合材料制备实验获得了一种适合制造衍射光学元件的复合材料配方,配方各成分质量分数为57.97%的2官脂肪族聚氨酯丙烯酸酯(2PUA)、38.64%的季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)、1.45%的光引发剂184(Irgacure 184)、1.93%的分散剂163(Disperbyk 163)和质量分数可控的纳米粒子ITO。使用该方法制备了紫外光固化衍射光学元件,利用台阶仪测量衍射光学元件模芯表面的平均微结构高度为13.26微米,紫外光固化衍射光学元件表面的平均微结构高度是12.58微米,得到使用光固化衍射光学元件与模芯微结构的相对误差为5.141%。紫外光固化有机-无机纳米复合材料的衍射光学元件制造技术突破了材料选择局限,减小了遮挡误差,对宽波段的折衍射混合光学元件快速成型具有重要意义。
【学位单位】：长春理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TH74;TB383.1;O436.1
【部分图文】：

衍射光学元件的应用衍射光学元件由于其优异的特性和折射光学元件的组合使用，可使用少量的少色差，很大程度上提高了光学系统的性能以及实用价值，上世纪末的时候出现了新一代的折衍射混合光学系统，把衍射光学元件添加到光学系统中，功的校正了色差和像差，使整个光学系统的质量只有原来的百分之三十，体原来的百分之五十，很大程度上提高成像质量[19,20]。二十一世纪初，日本的 Canon 公司公开了基于多层衍射光学元件的摄像镜头利用衍射光学元件产生与折射光学元件相反色散的性质，充分的降低了系散，而且通过控制周期环和微结构高度的设计来达到所需相位的目的。图 的 Canon 公司的两种摄像镜头，图中（a）是仅使用折射光学元件的摄像镜是采用多层衍射光学元件和折射光学元件相结合的镜头，该镜头采用如图的一片双层衍射元件设计而成，其实体图如图 1.3 所示，由图中可以看出多学元件的使用很大程度上减少了整个镜头的长度，减少了约 84mm，与此同镜头的质量也有所减小。由此可见，多层衍射光学元件的加入使得光学系统更简单化、小型化。

图 1.2 多层衍射光学元件图 1.3 Canon EF400mmf/4 公司公布了一项如图 1.4 所示较眼镜稍了衍射光学元件，图 1.5 为索尼公司生，可以看出衍射元件的存在使得显示器

图 1.3 Canon EF400mmf/4司公布了一项如图 1.4 所示较眼镜了衍射光学元件，图 1.5 为索尼公司可以看出衍射元件的存在使得显示器arl Zeiss 公司的 图 1.5 索尼未使D 显示器 3d 头戴工技术
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本文编号：2876052