梯度折射率光學(xué)材料及器件

1、安徽大學(xué).9272019梯度折射率光學(xué)材料及器件簡介梯度折射率光學(xué)材料及器件簡介Gradientrefractiveindexopticalmaterialsdevicesprofile姓名：名：學(xué)科專業(yè)：學(xué)科專業(yè)：完成時(shí)間：完成時(shí)間：2012416指導(dǎo)老師：指導(dǎo)老師：9272019安徽大學(xué)2現(xiàn)象在自然界是一種普遍存在的客觀物理現(xiàn)象。早在公元100年人們就己觀察到“海市蜃樓”奇景它就是由于大氣層折射率的局部變化對地面景色產(chǎn)生折射而出現(xiàn)的

2、一種奇觀。事實(shí)上不僅大氣層海水、生物眼(較低級(jí)的不包括)的折射率也是非均勻的人類眼睛晶狀體就是梯度折射率變化的折射率差約為0.0150.049這種梯度變化的材料和晶狀體表面的非球面都極有利于像差的校正。通過對這些自然現(xiàn)象的觀察、研究人們逐漸領(lǐng)悟到材料折射率的非均勻性可以導(dǎo)致一些均勻介質(zhì)所不具有的光學(xué)性能梯度折射率光學(xué)的起源可以上溯到十九世紀(jì)。在1854年英國著名物理學(xué)家麥克斯韋(Maxwell)提出的Maxwell魚眼介質(zhì)模型折射率分布

3、為:其中n。a為常數(shù)，r為離球心的距離。這是梯度折射率光學(xué)介質(zhì)最早的理論設(shè)想。這種模型實(shí)際上是一種球?qū)ΨQ折射率分布介質(zhì)其折射率分布以球心為對稱中心這種梯度折射率球能把球內(nèi)的點(diǎn)無像散地成像到共軸點(diǎn)被稱為理想的“絕對光學(xué)儀器”。雖然這種模型實(shí)際上無法制造但其具有重要的理論意義。1900年伍德(R.W.Wood)用明膠制成了折射率成軸對稱分布的圓柱棒[2]沿垂直于棒軸方向的切片對光有會(huì)聚和發(fā)散作用即歷史上有名的伍德透鏡也是現(xiàn)在的徑向梯度折射率

4、棒透鏡的雛形。雖然Wood透鏡離實(shí)用化還有較大差距但這是首次制作出了實(shí)實(shí)在在的梯度折射率材料而不再是設(shè)想它向人們展示了梯度折射率特殊的光學(xué)性能給人們留下了深刻的印象引發(fā)了許多有益的理論和實(shí)驗(yàn)研究。1944年魯尼博格(R.K.Luneburg)提出了一種能使無窮遠(yuǎn)物點(diǎn)銳成像的球透鏡模型[3]與Maxwell魚眼介質(zhì)模型一樣Luneburg透鏡的折射率分布是球?qū)ΨQ的。折射率分布為:式中，Rp為透鏡半徑。由于這種透鏡表面的折射率必須與周圍介質(zhì)