仿生光學(xué)技術(shù)與應(yīng)用

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 仿生光學(xué)研究 1
1.2 仿生光學(xué)研究國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 1
1.2.1 仿生復(fù)眼研究 1
1.2.2 仿生龍蝦眼光學(xué)研究 2
1.2.3 仿生蛾眼減反射微納結(jié)構(gòu)研究 6
1.2.4 仿生蝦蛄眼研究 7
參考文獻(xiàn) 9
第2章 仿扇貝眼全景環(huán)帶光學(xué)系統(tǒng) 13
2.1 全景環(huán)帶光學(xué)系統(tǒng)介紹 13
2.2 全景環(huán)帶光學(xué)系統(tǒng)的特點(diǎn)與分析 14
2.2.1 全景環(huán)帶光學(xué)系統(tǒng)的基本光學(xué)性能 14
2.2.2 全景環(huán)帶光學(xué)系統(tǒng)的頭部單元基本形式 19
2.2.3 幾種全景環(huán)帶光學(xué)系統(tǒng)比較 22
2.3 雙通道全景環(huán)帶光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法 28
2.3.1 雙通道全景環(huán)帶光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 29
2.3.2 雙通道全景光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析 32
2.3.3 雙通道全景環(huán)帶光學(xué)系統(tǒng)面型的數(shù)學(xué)模型構(gòu)建 38
2.3.4 evenogive面型的研究與討論 47
2.4 雙通道全景環(huán)帶光學(xué)系統(tǒng)雜散光研究 54
2.4.1 雙通道全景環(huán)帶系統(tǒng)雜散光的來(lái)源 54
2.4.2 全景環(huán)帶光學(xué)系統(tǒng)雜散光抑制模型 60
2.5 雙通道全景環(huán)帶光學(xué)系統(tǒng)模擬與仿真 69
2.5.1 雙通道全景環(huán)帶系統(tǒng)頭部單元初始設(shè)計(jì) 69
2.5.2 雙通道全景環(huán)帶系統(tǒng)中繼透鏡組初始設(shè)計(jì) 71
2.5.3 雙通道全景環(huán)帶光學(xué)系統(tǒng)的優(yōu)化以及設(shè)計(jì)結(jié)果 75
2.5.4 雙通道全景環(huán)帶光學(xué)系統(tǒng)性能分析 78
參考文獻(xiàn) 91
第3章 視場(chǎng)拼接復(fù)眼光學(xué)系統(tǒng) 93
3.1 復(fù)眼的結(jié)構(gòu)及其工作原理 93
3.1.1 單眼雙目視覺(jué)系統(tǒng) 93
3.1.2 復(fù)眼及其分類 94
3.1.3 并列型復(fù)眼的光學(xué)特性及成像特性 99
3.1.4 子眼系統(tǒng)的縮放 100
3.2 仿生復(fù)眼光學(xué)系統(tǒng)視場(chǎng)拼接的理論 101
3.2.1 視場(chǎng)拼接概念及其分類 102
3.2.2 仿生復(fù)眼光學(xué)系統(tǒng)的視場(chǎng)拼接方法 103
3.3 視場(chǎng)拼接復(fù)眼光學(xué)系統(tǒng)光學(xué)設(shè)計(jì) 108
3.3.1 系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)及設(shè)計(jì)方案 108
3.3.2 視場(chǎng)拼接復(fù)眼光學(xué)系統(tǒng)光學(xué)設(shè)計(jì) 110
3.4 視場(chǎng)拼接復(fù)眼光學(xué)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析 117
3.4.1 原理樣機(jī)系統(tǒng)的加工制造 117
3.4.2 復(fù)眼光學(xué)系統(tǒng)的裝調(diào)方法研究 119
3.4.3 復(fù)眼光學(xué)系統(tǒng)成像實(shí)驗(yàn)結(jié)果及數(shù)據(jù)分析 122
參考文獻(xiàn) 123
第4章 仿生龍蝦眼透鏡關(guān)鍵技術(shù) 125
4.1 X 射線聚焦成像原理 125
4.1.1 K-B 鏡聚焦模型分析 125
4.1.2 Wolter 型聚焦結(jié)構(gòu)分析 127
4.1.3 毛細(xì)管聚焦透鏡分析 128
4.1.4 龍蝦眼透鏡成像機(jī)理分析 130
4.2 龍蝦眼透鏡能量模型分析 135
4.2.1 龍蝦眼透鏡光路計(jì)算模型 135
4.2.2 X 射線全反射與反射率分析 140
4.2.3 建立龍蝦眼透鏡能量模型 143
4.2.4 龍蝦眼透鏡結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化分析 147
4.2.5 龍蝦眼透鏡結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化程序 156
4.3 反射表面微變形的改進(jìn)型龍蝦眼透鏡 157
4.3.1 子午方向微整形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及衍射分析 157
4.3.2 不同入射高度衍射光場(chǎng)分析 159
4.3.3 軸外視場(chǎng)分析 160
4.3.4 衍射效率及整體一維結(jié)構(gòu)仿真分析 161
參考文獻(xiàn) 163
第5章 仿生蛾眼減反射微納結(jié)構(gòu) 164
5.1 亞波長(zhǎng)微納結(jié)構(gòu)衍射光學(xué)分析法 164
5.1.1 亞波長(zhǎng)微納結(jié)構(gòu)的模擬方法概述 164
5.1.2 RCWA 166
5.2 蛾眼微納結(jié)構(gòu)參數(shù)與性能關(guān)系 175
5.2.1 高級(jí)次衍射波倏逝條件 176
5.2.2 一維光柵偏振效應(yīng)分析 178
5.2.3 二維亞波長(zhǎng)微納結(jié)構(gòu)的偏振特性 189
5.3 單波段仿生蛾眼微納結(jié)構(gòu) 191
5.3.1 圓柱形抗反射微納結(jié)構(gòu) 191
5.3.2 圓孔形抗反射微納結(jié)構(gòu) 207
5.3.3 圓錐形抗反射微納結(jié)構(gòu) 210
5.3.4 拋物面形抗反射微納結(jié)構(gòu) 214
5.3.5 高斯面形抗反射微納結(jié)構(gòu) 217
5.4 復(fù)合波段寬角度蛾眼減反射結(jié)構(gòu) 220
5.4.1 硅基底近紅外和中紅外寬角度蛾眼結(jié)構(gòu) 221
5.4.2 ZnS 基底可見(jiàn)光、近紅外、中紅外寬角度蛾眼結(jié)構(gòu)仿真優(yōu)化 229
5.5 復(fù)合周期與混合結(jié)構(gòu)的蛾眼 237
5.5.1 單一周期圓錐臺(tái)結(jié)構(gòu)的特性 237
5.5.2 多級(jí)式復(fù)合結(jié)構(gòu)的特性研究 239
5.5.3 嵌套式復(fù)合周期混合結(jié)構(gòu)的特性研究 244
5.6 蛾眼減反結(jié)構(gòu)的制備 252
5.6.1 激光干涉光刻掩模制備工藝 253
5.6.2 復(fù)合波段寬角度蛾眼結(jié)構(gòu)的制備與檢測(cè) 269
5.6.3 蛾眼結(jié)構(gòu)力學(xué)性能測(cè)試分析 272
5.6.4 復(fù)合周期混合結(jié)構(gòu)超表面的制作工藝及檢測(cè) 278
參考文獻(xiàn) 294
第6章 仿生蝦蛄眼偏振成像機(jī)理研究 298
6.1 蝦蛄眼偏振光譜機(jī)理研究 298
6.1.1 蝦蛄眼形態(tài)學(xué)剖析 298
6.1.2 蝦蛄眼偏振光譜功能解析 303
6.1.3 蝦蛄軀體反射光偏振信號(hào) 311
6.2 仿生偏振光譜濾波結(jié)構(gòu) 313
6.2.1 仿生濾波結(jié)構(gòu) 314
6.2.2 矩孔光子晶體濾波結(jié)構(gòu) 317
6.2.3 不同孔形狀的孔陣列光子晶體分析 325
6.2.4 孔陣列光子晶體傾斜入射濾波特性 336
6.3 仿生偏振光譜吸收結(jié)構(gòu) 340
6.3.1 雙層納米線柵偏振探測(cè)集成結(jié)構(gòu) 340
6.3.2 硅納米線柵藍(lán)光偏振吸收結(jié)構(gòu) 353
6.3.3 硅納米閃耀光柵光譜偏振吸收結(jié)構(gòu) 365
6.4 仿生雙向偏振吸收結(jié)構(gòu) 375
6.4.1 正交微絨毛結(jié)構(gòu)仿生 376
6.4.2 納米線柵形狀分析 388
6.4.3 仿生蝦蛄眼雙向偏振吸收結(jié)構(gòu) 390
參考文獻(xiàn) 397