[发明专利]表面微整形龙虾眼结构

说明书

表面微整形龙虾眼结构涉及龙虾眼光学系统领域，该结构包括：龙虾眼结构和设置在龙虾眼结构表面上的变周期闪耀光栅结构。龙虾眼结构为表面存在一层呈球形排布锥形微通道，每个通道的截面呈梯形，每个反射面是梯形并覆盖着高反射率材料，变周期闪耀光栅结构为在龙虾眼结构表面片上镀一层铝膜，在铝膜上刻划出平行沟槽，每个沟槽都是反射面元，缝面与光栅面的夹角为闪耀角，θ₁和θ_1′分别为入射光线与光栅法线和单缝法线的夹角，θ₂和θ_2′分别为衍射光线与光栅法线和单缝法线的夹角，变周期闪耀光栅的光栅方程为：m表示衍射次数，d表示光栅周期。龙虾眼表面加入变周期闪耀光栅结构之后，弥散斑的尺寸得到了改善，光强也大大的增强了。

技术领域

本发明涉及龙虾眼光学系统领域，具体涉及一种表面微整形龙虾眼结构。

背景技术

龙虾眼光学系统是仿制于龙虾眼结构。龙虾眼表面存在一层呈球形排布锥形微通道，微通道呈球形排布，所以龙虾眼结构没有统一的中心轴，每个微通道的轴心都指向球心处，因此龙虾眼具备了大视场的能力。

但是有两个原因使得龙虾眼在焦面上会产生弥散斑，第一是龙虾眼的理想聚焦面是一个半径为r/2的球面，由于现在可供使用ccd只能是平面的，所以在成像平面处，会产生一个焦斑。第二个原因是由于龙虾眼结构的微通道具有一定的深度，于是在焦面上会产生一个投影宽度。因为弥散斑的产生，使得焦点处集光效率下降。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种表面微整形龙虾眼结构，该结构具有聚光的作用，并且可以利用其高衍射效率提高焦点处的集光效率。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

表面微整形龙虾眼结构，该结构包括：龙虾眼结构和设置在龙虾眼结构表面上的变周期闪耀光栅结构。所述龙虾眼结构为表面存在一层呈球形排布锥形微通道，每个通道的截面呈梯形，每个反射面是梯形并覆盖着高反射率材料，呈倒锥形；当光线经过微通道时，经过相互垂直的面的反射，折转至焦点处；所述变周期闪耀光栅结构为在龙虾眼结构表面片上镀一层铝膜，然后在这层铝膜上刻划出平行沟槽，每个沟槽都是反射面元，缝宽为w，缝面与光栅面的夹角为Φ，称为闪耀角，θ₁和θ_1′分别为入射光线与光栅法线和单缝法线的夹角，θ₂和θ_2′分别为衍射光线与光栅法线和单缝法线的夹角，θ₁＝θ_1′+Φ,θ₂＝θ_2′+Φ；变周期闪耀光栅的光栅方程为：

其中m表示衍射级次，d表示光栅周期，利用该光栅进行聚焦，先选定将某个级次的衍射光线会聚与焦点处，计算每个狭缝的周期；再利用θ₁与θ₂之间的关系计算出光栅的闪耀角，从而确定光栅结构；

依据建立的模型来看，根据标量衍射原理，单个闪耀面的衍射属于夫琅禾费衍射，则得到单个狭缝的衍射场为

则总衍射场叠加为

上式表达的是将n条狭缝的衍射光场相叠加而得到的总的衍射光场表达式，因为平行光入射的原因，所以入射光的复振幅可以看作是一个常量。β＝sinθ₁+sinθ₂，ξ代表了所积分的长度。