菲涅尔透镜的发展|分类

　　菲涅尔透镜是由聚烯烃材料注压而成的薄片，镜片表面一面为光面，另一面刻录了由小到大的同心圆，它的纹理是利用光的干涉及扰射和根据相对灵敏度和接收角度要求来设计的，透镜的要求很高，一片优质的透镜必须是表面光洁，纹理清晰，其厚度一般在1mm左右，特性为面积较大，厚度薄及侦测距离远。

什么是菲涅尔透镜

　　菲涅尔透镜是由法国物理学家奥古斯汀.菲涅尔发明的，他在1822年Z初使用这种透镜设计用于建立一个玻璃菲涅尔透镜系统——灯塔透镜。

　　菲涅尔透镜是一种微细结构的光学元件，从正面看其象一个飞镖盘，由一环一环的同心圆组成。

菲涅尔透镜的基本原理

　　菲涅尔透镜工作原理十分简单:假设一个透镜的折射能量仅仅发生在光学表面(如:透镜表面)，拿掉尽可能多的光学材料，而保留表面的弯曲度。另外一种理解就是，透镜连续表面部分“坍陷”到一个平面上。

　　从剖面看，其表面由一系列锯齿型凹槽组成，ZX部分是椭圆型弧线。每个凹槽都与相邻凹槽之间角度不同，但都将光线集中一处，形成ZX焦点，也就是透镜的焦点。每个凹槽都可以看做一个独立的小透镜，把光线调整成平行光或聚光。这种透镜还能够消除部分球形像差。

菲涅尔透镜发展历史

　　通过将数个独立的截面安装在一个框架上从而制作出更轻更薄的透镜，这一想法常被认为是由布封伯爵提出的。孔多塞(1743-1794)提议用单片薄玻璃来研磨出这样的透镜。而法国物理学家兼工程师菲涅耳亦对这种透镜在灯塔上的应用寄予厚望。根据史密森学会的描述，1823年，diyi枚菲涅尔透镜被用在了吉伦特河口的哥杜昂灯塔上;透过它发射的光线可以在20英里(32千米)以外看到。苏格兰物理学家大卫布儒斯特爵士被看作是促使英国在灯塔中使用这种透镜的推动者。

菲涅尔透镜发展现状

　　国外发展现状：

　　国际上有人研制大型菲涅尔透镜，试图用于制作太阳能聚光集热器。菲涅尔透镜是平面化的聚光镜，重量轻，价格比较低，也有点聚焦和线聚焦之分，一般由有机玻璃或其它透明塑料制成，也有用玻璃制作的，主要用于聚光太阳电池发电系统。

　　国内发展现状：

　　我国从70年代直至90年代，对用于太阳能装置的菲涅尔透镜开展了研制。有人采用模压方法加工大面积的柔性透明塑料菲涅尔透镜，也有人采用组合成型刀具加工直径1.5m的点聚焦菲涅尔透镜，结果都不大理想。

　　近来，有人采用模压方法加工线性玻璃菲涅尔透镜，但精度不够，尚需提高。有两种利用全反射原理设计的新型太阳能聚光器，虽然尚未获得实际应用，但具有一定启发性。

　　一种是光导纤维聚光器，它由光导纤维透镜和与之相连的光导纤维组成，阳光通过光纤透镜聚焦后由光纤传至使用处。

　　另一种是荧光聚光器，它实际上是一种添加荧光色素的透明板(一般为有机玻璃)，可吸收太阳光中与荧光吸收带波长一致的部分，然后以比吸收带波长更长的发射带波长放出荧光。放出的荧光由于板和周围介质的差异，而在板内以全反射的方式导向平板的边缘面，其聚光比取决于平板面积和边缘面积之比，很容易达到10-100，这种平板对不同方向的入射光都能吸收，也能吸收散射光，不需要跟踪太阳。

菲涅尔透镜的分类

　　从光学设计上来划分:

　　①正菲涅尔透镜:

　　光线从一侧进入，经过菲涅尔透镜在另一侧出来聚焦成一点或以平行光射出。焦点在光线的另一侧，并且是有限共轭。这类透镜通常设计为准直镜(如投影用菲涅尔透镜，放大镜)以及聚光镜(如太阳能用聚光聚热用菲涅尔透镜。

　　②负菲涅尔透镜:

　　和正焦菲涅尔透镜刚好相反，焦点和光线在同一侧，通常在其表面进行涂层，作为diyi反射面使用。

　　从结构上划分:

　　圆形菲涅尔透镜，菲涅尔透镜阵列，柱状菲涅尔透镜，线性菲涅尔透镜，衍射菲涅尔透镜，菲涅尔反射透镜，菲涅尔光束分离器和菲涅尔棱镜。