基本介紹
- 中文名：聚焦平面
- 時間：1983年
- 發展公司：日本電氣公司
- 提出人：內田禎二
聚焦平面,簡介,發展,
聚焦平面
由總框架、兩個微型電機和數塊陽光收集片組成，裝置總框架固定不動，電機只調整每塊陽光收集片的姿態，並將陽光反射聚焦到目標上，它抗風強，採光面積大（面積可達10平方米以上）；它是一種全自動裝置，採光效率高；使用方便：焦點可根據需要而定，焦點能設定在陽光下也可以設定在陰涼處，焦點可以設定在幾米以內，也可以放置到百米以外。它可以用來：燒水、做飯、採光、採暖，還能為太陽能空調提供能源，為太陽能發電廠提供能源，建造光伏發電電站也具有極高的效率。它能全天自動跟蹤太陽，接收太陽能量效率高、可作多種用途的多平面聚焦陽光收集器。
隨著微工程特別是光纖通信的迅猛發展對微小光學器件有巨大需求，微小光學（Microoptics）就是在此背景下發展起來的。本文簡單介紹了自聚焦平面微透鏡陣列研製的歷史背景、巨大的套用價值及光刻離子交換工藝製作。在給出了變折射率透鏡元件的折射率分布公式以後。
簡介
眾所周知，傳統光學元器件的尺寸一般都較大，通常都在毫米量級及以上。例如，採用玻璃冷加工技術製作的透鏡、稜鏡，由於工藝的限制，直徑都在1毫米以上，製作直徑更小的（如幾十微米）透鏡，這種工藝一般是不可能的。為了製作微型透鏡，就不能採用傳統的機械加工方法，而必須採用新發展起來的光學微加工方法。1969年，日本的北野一郎等人，採用離子交換工藝製作出一種新型透鏡——徑向變折射率透鏡（即自聚焦透鏡），自聚焦透鏡的出現，是高科技高速發展的必然，是發展先進生產力的急需。
由於自聚焦透鏡具有短焦距、大數值孔徑、小尺寸、高解析度和使用方便等特點，在光信息傳輸、光信息處理、光纖感測和光計算技術中有廣泛套用。而且極大地促進了微工程特別是微小光學的迅猛發展。微小光學（Microoptics）一詞是在1983年由日本電氣公司的內田禎二首先提出來的。它是隨著微工程特別是光纖通信的迅猛發展對微小光學器件有巨大需求的背景下發展起來的。;隨著科學技術的發展，特別是光信息技術的發展，要求充分發揮光信息的“並行性”這一重要特點，就需要採用密集、規則排列的、光性均勻的微透鏡陣列，於是，光學元器件的微小化、陣列化、集成化就成為微小光學元器件發展的重要方向和當今高科技的重要發展前沿之一。自聚焦平面微透鏡陣列的研製成功，使變折射率透鏡從分立元件發展到面陣列元件，促進了微光學器件、導波器件、集成光子學器件的陣列化、微型化和輕量化。由於自聚焦平面微透鏡陣列本身具有微小、陣列、變折和掩埋（透鏡位於基片內部）等特點，就體現了集成光學和微小光學等多學科交叉的特點
發展
微透鏡陣列的研製和套用，最早可以追溯到上世紀初李普曼提出的“貓眼透鏡板集成照相術”，這是採用機械雕刻技術製成的，尺寸在毫米量級，但是小尺寸人工雕刻是十分困難的。1980年，為了研製格線高速攝影機結構中柱狀透鏡陣列，有人曾想採用直徑0.5mm的自聚焦透鏡，通過機械排列方法而構成透鏡陣列，該方法雖可作出微透鏡陣列，但透鏡陣列的排列精度不高，排列工藝也很困難，而且光性均勻性也很難得到保證。微透鏡陣列的發展，主要是在20世紀80年代，在微電子技術基礎上，光學微加工技術有了迅速發展，出現了一系列製作微透鏡陣列的新工藝。按照成象原理不同，微透鏡陣列可分為折射型和衍射型兩大類。折射型微透鏡陣列製作的主要工藝有：光刻離子交換工藝；光敏熱處理工藝；光刻熱成形工藝；離子束刻蝕等。衍射型微透鏡陣列主要有菲涅爾透鏡、全息透鏡以及在此基礎上發展起來的二元光學等該論文中，我們關心的是採用光刻離子交換工藝製作的自聚焦平面微透鏡陣列。目前，可以制出直徑只有幾微米的半球形自聚焦平面透鏡陣列，而且還可以製作球形自聚焦平面透鏡陣列。二自聚焦平面微透鏡的折射率分布在微小光學領域，光學元件的折射率是一個十分重要的物理量，這是因為折射率分布不僅與自聚焦平面微透鏡的光學性能有密切關係，而且也是指導製作工藝的一個重要依據。
