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微透鏡陣列元件性能測試

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微透鏡陣列元件性能測試

發布日期:2019-08-31 作者: 點擊:

微透鏡陣列元件性能測試

衡量微透鏡光學質量的性能參數有很多,對于折射微透鏡有焦距、表面粗糙度、陣列均勻性等物理參數和點擴散函數等光學性能參數,而對于衍射微透鏡有衍射效率這一重要參數。目前,針對微透鏡參數的測量方法有多種,如干涉法、CCD直接成像法、哈特曼波前傳感器測量法、刀口振動法、莫爾法、泰伯效應法等等,各種方法所利用的光學原理各不相同,也各有優缺點。

微透鏡陣列元件的填充因子ρ是指單元元件的有效通光面積與單元總面積的比值,它決定了元件對光能的匯聚和發散能力。填充因子與元件的形狀和排列方式有關,如采用圓孔徑,傳統的正交排列微透鏡陣列元件的填充因子較大為78.5%,六邊形排列微透鏡陣列的填充因子較大為90%。而采用方形孔徑和六邊形孔徑填充方式,理論上填充因子可達到100%,但由于透鏡孔徑邊緣處面形誤差的存在使得其有效折光能力下降,填充因子會降低。面形輪廓的控制范圍越大,則加工誤差越小,填充因子就越高。

微透鏡

表面粗糙度表征了微單元表面上的平整度。由于微光學元件在加工過程中包括多個工藝步驟,而且光刻膠、基片及去離子水的潔凈度的高低,或在光刻過程中都會影響元件表面的粗糙度。
使用原子力顯微鏡測出了一組微透鏡孔徑的直徑(D)和厚度(h)。陣列樣品中隨機選取的10透鏡的直徑、厚度、焦距等參數。微透鏡焦距均勻性誤差定義為:
式中,fmax為微透鏡列陣子單元焦距較大值,fmin為較小值,f 為焦距平均值。
通過抽樣測量單元透鏡的浮雕深度,利用上式計算出對應單元的焦距,由測試結果得出焦距的平均值為62.56um,均方根差為2.96um,焦距的均勻性誤差為0.4%。分析制作的微透鏡陣列元件的陣列均勻性小于1%。因此可認為此微透鏡陣列元件均勻性很高。
射光學元件的衍射效率是標志元件質量的關鍵指標,是直接關系到設計和制造出的元件能否在實際光學系統中采用的一個至關重要的問題。因而對衍射效率進行精確測量是非常重要的。從國內外已經報道的衍射效率來看,各研究小組報道的相同位相臺階數的菲涅耳微透鏡列陣其衍射效率有很大差異。這是因為各自所采用的衍射效率的各自的定義、測試系統和測試方法的不同。這些結果既不同于嚴格理論定義的衍射效率,也不能完全代表實際使用所關心的有效的能量利用率,缺乏可比性。
工程應用中,衍射效率定義為衍射波光強度和入射照明光強度之比。對于衍射光學元件,衍射效率的大小表征衍射光柵把入射光能量轉化為所需要級次衍射光能量的能力。

本文網址:http://www.hninglong.com/news/388.html

關鍵詞:微透鏡陣列,微透鏡陣列性能,微透鏡陣列測試

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