Оптика мікропризмова
О́ПТИКА МІКРОПРИ́ЗМОВА Призми є фіз. пристроями, що широко використовують для рефракції променів світла в багатьох галузях науки та техніки, зокрема у фізиці та астрономії. З появою технологій формування плоских і легких прециз. мікропризм. структур із глибиною рельєфу в десятки мікрон, т. зв. мікропризми Френеля почали застосовувати в багатьох галузях науки та техніки замість традиц. габарит. та важких скляних монопризм. Нині плоскі фокусуючі та заломлюючі лінзи Френеля широко використовують у приклад. оптиці для дистанц. відстеження об’єктів, для формування точних візуал. зображень, для збільшення зображень та посилення оптич. сигналів. Запропоновано різні методи конструювання мікрорельєф. лінз. Найчастіше такі конструкції виготовляють фотолітогр. методом або методом регульов. прямого лазер. запису з використанням фоторезисту. Ці методи дозволяють утворювати відомі ступінчасті мікроструктури, хоч і мають певні дефекти поверхні, що призводять до низької оптич. якості створених зображень. У той же час, такі мікрорельєфні елементи можна виготовити методом алмаз. мікроточіння, що дозволяє мінімізувати мех. дефекти рефракц. поверхонь мікропризм Френеля завдяки дзеркал. якості робочих поверхонь алмаз. ріжучих інструментів. Отже, сформов. зображення також мають високу оптичну якість. Роботи зі створення О. м. в Україні сконцентровані у Інституті проблем реєстрації інформації НАНУ (Київ), в якому розроблено технологію мікроточіння, алгоритми комп’ютер. керування нанопереміщеннями елементів і створ. прециз. установки для виготовлення алмаз. інструменту та формування ліній. і кільц. мікрорельєфу на плоских утворюючих поверхнях. Відомими прикладами застосування створеної високоякіс. оптики є мікропризм. дорожні світлоповертачі та кругові катафоти для дорож. господарства, а також офтальмол. мікропризми, мікропризм. набори та призмо-сферо-циліндричні лінзи окулярів для діагностики та лікування косоокості. Відомі плоскі фокусуючі лінзи Френеля, повністю аналогічно традиц. скляним лінзам, утворюють точк. зображення у фокал. площині. Однак для різних практ. застосувань необхідні трансформуючі лінзи Френеля, що концентрують паралел. світл. промінь у рівномірно освітлене світлове коло замість його точк. фокусування. Такі лінзи часто використовують в оптич. сенсор. системах або в пристроях моніторингу для автомат. регулювання вихід. сигналу від чотирьохплощин. фотодетекторів.
Важливою галуззю застосування таких плоско-фокусуючих лінз Френеля є сонячна енергетика. Традиц. мікропризм. лінзи нині ефективно застосовують в електрогенеруючих модулях із сучас. фотоелементами, що використовують концентр. сонячне випромінювання. Доведено на практиці, що використання таких модулів підвищує ефективність назем. соняч. панелей з 15–16 % до 25–30 %. Застосування трансформуючих лінз Френеля замість традиц. точк. дозволяє зменшити бічні струми і, відповідно, омічні втрати та нагрівання поверхні фотоелектр. каскад. соняч. елементів, що в свою чергу, підвищує на 3–4 % ефективність перетворення соняч. енергії. Інститутом проблем реєстрації інформації НАНУ запропоновано алгоритм моделювання таких трансформуючих лінз Френеля з плоскими конус. рефракц. гранями та розраховано геом. параметри кругових концентраторів. Метод спеціально адаптовано для техніки алмаз. мікроточіння з метою створення призмат. структур високої оптич. якості. Реально виготовлено низку відповід. мікропризм. пристроїв, що знаходять все більше використання у нар. госп-ві країни. Нині роботи зі створення О. м. продовжують у напрямку зменшення хромат. аберацій у мікропризмах Френеля та підвищення якості зображень шляхом створення рефракц.-дифракц. ахроматизац. мікропризм.
Рекомендована література
- E. Sokolova. Simulation of Mechanically Ruled Concave Diffraction Gratings by Use of an Original Geometric Theory // Applied Optics. 2004. Vol. 43, № 1;
- Петров В., Сергиенко Н., Рыков С. и др. Технология изготовления и методика применения в офтальмологии микропризменных элементов Френеля // Реєстрація, зберігання і обробка даних. 2008. Т. 10, № 3;
- F. Wang, E. Liu, J. Yang, S. Yu, Y. Zhou. Target tracking in infrared imagery using a novel particle filter // Chinese Optics Letters. 2009. Vol. 7, № 7;
- E. Antonov, A. Kryuchyn, F. Mingley et al. Microprisms: Optical Parameters and Monitoring. Kyiv, 2015;
- G. Lenkova. High-efficiency diffractive focusing deflecting element // Optoelectronics Instrumentation & Data Processing. 2015. Vol. 51, № 7;
- A. Manaf, T. Sugiyama, J. Yan. Design and fabrication of Si-HDPE hybrid Fresnel lenses for infrared imaging systems // Optics Express. 2017. Vol. 25, № 2;
- Петров В., Антонов Е., Крючин А., Шанойло С. Микропризмы в офтальмологии. К., 2019;
- E. Antonov, M. Fu, V. Petrov et al. Structure of Microprismatic Fresnel Lenses for Creating Uniform Focal Images // Optics Express. 2021. Vol. 29, № 24.
Завантажити статтю
Світ-суспільство-культура 
