1. 研究目的与意义（文献综述）

传统的光学系统中，各种光学元件所用的材料都是均质的，每个元件内部各处的折射率为常数。在光学系统的设计中主要通过透镜的形状、厚度来成像，并利用各种透镜的组合来优化光学性能。梯度折射率材料则是一种非均质材料，它的组分和结构在材料内部按一定规律连续变化，从而使折射率也相应地呈连续变化。梯度折射率材料又称为非均匀材料、变折射率材料或者渐变折射率材料[1], 英文称gradient index(grin),它也可简称为梯折材料。

梯度折射率光学材料是近40年才发展起来的新型材料。但在自然界中, 早在公元 100 年, 人们就能观察到“海市蜃楼”奇景, 它就是由于大气层折射率的局部变化对地面景色产生折射而出现的一种奇观。事实上,不仅大气层，海水、生物眼(较低级的不包括)的折射率也是非均匀的, 人类眼睛晶状体就是梯度折射率变化的,折射率差约为 0.015-0.049,这种梯度变化的材料和晶状体表面的非球面都极有利于像差的校正。通过对这些自然现象的观察、研究,人们逐渐领悟到材料折射率的非均匀性可以导致一些均匀介质所不具有的光学性能。

梯度折射率材料制成的光学元件具有显著的特点。如梯度折射率透镜体积小，数值孔径大，焦距短，端面为平面，消像差性好。由它组成的光学系统可大大减少组件总数和非球面组件数，从而简化结构。梯度折射率光纤可以自聚焦，能提高藕合效率。梯度折射率微型光学元件是集成光学和光计算机的主要组件。因此，它在光学系统中有着良好的应用前景。利用梯度折射率光学元件, 可以减少光学系统组件, 简化加工工艺, 使光学系统向微型化、集成化、轻型化、易装配化等方向发展。在光纤通信器件、望远镜、小型照相机、显微物镜、内窥镜等成像光学系统, 光纤传感器、成像传感器、机器人等传感技术以及光盘读头、复印机、传真机、光计算等领域中得到广泛的应用。[2]

grin光学材料按其折射率分布的不同情况 ,一般可分为径向梯度折射材料(rgrin)、轴向梯度折射材料(agrin)和球向梯度折射材料 (sgrin)。轴向梯度折射材料通常用于调整球面像差和简化光学系统 , 径向梯度折射材料具有比轴向梯度折射率透镜更多的优点 ,所以径向梯度折射材料应用最为广泛。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

1、化学法生长高折射率cds纳米颗粒；

2、以水溶性聚合物tpx为分散介质，制备具有梯度折射率的光学材料；

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

第4－7周：按照设计方案，合成出高折射率纳米颗粒，采用sem、tem、edx、xrd测试其微观形貌与尺寸、光学性能。

第8－11周：按照设计方案，制备出梯度折射率材料，采用sem、tem、edx、xrd测试其微观形貌与尺寸、光学性能。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]刘德森,高应俊.变折射率介质的物理基础[m].国防工业出版社,北京,1991.

[2] 邵瑞,陈力.梯度折射率光学的发展现状[n] 巢湖学院学报,2006-8-13(3).

[3] 易佑民, 章国顺.制作球对称梯度折射率微球透镜精确控制折射率剖面形成的方法[j] .硅酸盐学报, 1995, 23(5):559 -561.