仿生龍蝦眼光學(xué)成像機理研究.pdf

1、龍蝦眼掠入射聚焦系統(tǒng)是仿生龍蝦眼睛的獨特球形微通道結(jié)構(gòu)，使得龍蝦眼聚焦系統(tǒng)在高能射線領(lǐng)域能夠獲得前所未有的大視場與能量獲取能力。目前對于龍蝦眼結(jié)構(gòu)的研究主要集中在X射線領(lǐng)域，但基于同樣反射原理聚焦的光波段龍蝦眼光學(xué)系統(tǒng)，對于解決光譜材料受限問題以及大視場高敏感性探測問題具有潛在廣闊的應(yīng)用前景。
　　本論文的主要工作是將龍蝦眼結(jié)構(gòu)裝置的應(yīng)用范圍拓展到光波段范圍內(nèi)，從光學(xué)聚焦成像的角度考察、分析了龍蝦眼結(jié)構(gòu)裝置，重點研究了應(yīng)用于光波段

2、的龍蝦眼光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)與聚焦性能之間的關(guān)系;提出了基于雜光抑制原則的單次反射壁厚公式，并討論了在這個公式限制條件下龍蝦眼透鏡的各個關(guān)鍵設(shè)計參數(shù)，如錐頂角、中心張角等，對龍蝦眼透鏡聚焦性能的影響;并使用數(shù)學(xué)模型及光機建模軟件進行了對比仿真建模分析。通過建模仿真分析，發(fā)現(xiàn)基于單次反射條件的光波段龍蝦眼聚焦裝置的集光效率不受錐頂角參數(shù)的影響，同時可以發(fā)現(xiàn)光波段龍蝦眼光學(xué)系統(tǒng)的彌散斑圖樣對方向具有敏感性。
　　由于基于單次反射原理的龍

3、蝦眼透鏡存在大視場下微通道深度過低而不便制造的問題，本論文研究了龍蝦眼透鏡在小寬縱比結(jié)構(gòu)下的多次反射聚焦機理。通過創(chuàng)造性地對龍蝦眼透鏡進行棱鏡展開原理分析，得到了多次反射雖然會產(chǎn)生出射角度更為復(fù)雜的偶數(shù)次反射雜光，但奇數(shù)次反射光線的多次反射對球差具有補償作用，能夠得到更好的聚焦效果，并且這種補償作用是隨微通道單元的寬縱比的減小而增強的結(jié)論。
　　對光波段龍蝦眼透鏡內(nèi)存在偶數(shù)次雜光的抑制方法進行了研究，提出了末端涂層吸收和貫穿式涂層