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          超精密機械加工技術在微光學元件中的應用

          2023-12-3 21:12:57

          微光學概述定義與名稱

          微光學是一門屬于多門前沿學科交叉領域的新興科學。微光學借助于微電子工業技術的最新研究成果,是國際上前沿研究方向之一,并具有廣泛的應用前途。

          微光學元件(MOC),指面形精度可達亞微米級,表面粗糙度可達納米級的自由光學曲面及微結構光學元件。自由光學曲面包括有回轉軸的回轉非球面(如拋物面、漸開面等),和沒有任何對稱軸的非回轉非球面。

          微結構是指具有特定功能的微小表面拓撲形狀,如凹槽、微透鏡陣列等,如圖1所示的微金字塔結構表面。
          這些結構決定了對光線的反射,透射或衍射性能,便于光學設計者優化光學系統,減輕重量,縮小體積。典型微光學元件如全息透鏡、衍射光學元件(DOE)和梯度折射率透鏡等,將這些微光學元件應用在各種光電子儀器中,可以使光電子儀器及其零部件更加小型化、陣列化和集成化。

          微光學元件的應用

          微光學元件是制造小型光電子系統的關鍵元件,它具有體積小、質量輕、造價低等優點,并且能夠實現普通光學元件難以實現的微小、陣列、集成、成像和波面轉換等新功能。隨著系統小型化不斷的成為一種趨勢,幾乎在所有的工程應用領域中,無論是現代國防科學技術領域,還是普通的工業領域的應用前景。

          軍用方面,西方國家在70年代以后研制和生產的軍用光電系統,如軍用激光裝置、熱成像裝置、微光夜視頭盔、紅外掃描裝置、導彈引導頭和各種變焦鏡頭,均已在不同程度上采用了非球面光學零件。

          在一般民用光電系統方面,自由非球面零件可以大量地應用到各種光電成像系統中。如飛機中提供飛行信息的顯示系統;攝象機的取景器、變焦鏡頭;紅外廣角地平儀中的鍺透鏡;錄像、錄音用顯微物鏡讀出頭;醫療診斷用的間接眼底鏡,內窺鏡,漸進鏡片等。

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