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灰階Fresnel微透鏡的設計及製作技術研究

為了解決nmax規格的問題，作者曲昌盛 這樣論述：

以灰階光罩微影技術製作的Fresnel微透鏡稱之為灰階Fresnel微透鏡。本論文提出以週期內等間距的量化方式，使灰階Fresnel微透鏡在製作上有線寬的選擇性，並具有可控制的相位量化階數。我們設計、製作和分析這種灰階Fresnel微透鏡。首先以純量繞射理論推導灰階Fresnel微透鏡的光學原理，並利用光程差設計各種灰階Fresnel微透鏡參數。其次採用圓對稱近場繞射原理分析此灰階Fresnel微透鏡，同時模擬焦平面場強分佈的Strehl ratio、入射波長及溫度對灰階Fresnel微透鏡的影響。最後運用灰階光罩微影技術製作灰階Fresnel微透鏡，其規格為f-num

ber 30、焦距240 mm、透鏡口徑8 mm及量化階數 32。結果發現焦距和焦平面光斑尺寸與圓對稱近場繞射分析的模擬吻合，證實灰階Fresnel微透鏡的聚焦功能。理論上，微透鏡的-1階繞射效率可達99 %，然而由於蝕刻過程所產生的深度及邊緣誤差，使-1階繞射效率僅達80 %左右。