Kết qua ̉ mô phỏng

Do mục đích chế ta ̣o thấu kính để ứng du ̣ng vào hê ̣ thống quang MEMS/NEMS nên yêu cầu đặt ra cho thấu kính là nhỏ, go ̣n, dễ dàng lắp đă ̣t. Vì

vậy, tôi đã mô phỏng các thấu kính với các thông số như sau để có thể phù hợp vớ i yêu cầu đă ̣t ra như Bảng 3-1.

Bảng 3-1 Thông sô thấu kính cần mô phỏng.

Bán kính đáy của thấu kính

Tiêu cự của thấu kính Tỉ lê ̣ truyền qua

1 mm < 10 mm >80%

1,2 mm < 10 mm >80%

1,5 mm < 10 mm >80%

Đố i với thấu kính, chúng ta có công thức tính đô ̣ tu ̣:

D = 1

𝑓 =(n-1)( 1

𝑅1 + 1

𝑅2 ) (3.1) Trong đó:

 n là chiết suất của chất làm thấu kính.

 𝑅1, 𝑅2 là bán kính của các mă ̣t cong (R = ∞ cho trườ ng hơ ̣p mă ̣t phẳng).

 D là đô ̣ tu ̣ của thấu kính.

 f là tiêu cự của thấu kính.

Như vâ ̣y theo công thức (3.1) thì ta có thể thấy được mối quan hê ̣ tỉ lệ sự

phụ thuô ̣c của tiêu cự f vào bán kính của các mă ̣t cong R (cùng mô ̣t chất làm thấu kính). Như vâ ̣y để mô phỏng tính toán tìm sự thay đổi của tiêu cự f, chúng tôi sẽ

mô phỏ ng tính toán thay đổi bán kính của các mă ̣t cong R nhằm tìm được tiêu cự

f tố i ưu, phù hơ ̣p với yêu cầu đă ̣t ra.

Dựa vào số liê ̣u trên chúng tôi mô phỏng và có kết quả như sau:

Mô phỏng các thấu kính bán kính đáy là 1 mm và có bán kính các mă ̣t cong lần lượt là 4 mm, 5 mm và 6 mm và thu được các kết quả sau:

TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com

(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.che.tao.va.khao.sat.dac.trung.cua.vi.thau.kinh.tren.co.so.mang.micro.nano.SU.8.ung.dung.trong.he.thong.quang.MEMS.NEMS(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.che.tao.va.khao.sat.dac.trung.cua.vi.thau.kinh.tren.co.so.mang.micro.nano.SU.8.ung.dung.trong.he.thong.quang.MEMS.NEMS(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.che.tao.va.khao.sat.dac.trung.cua.vi.thau.kinh.tren.co.so.mang.micro.nano.SU.8.ung.dung.trong.he.thong.quang.MEMS.NEMS(LUAN.van.THAC.si).nghien.cuu.che.tao.va.khao.sat.dac.trung.cua.vi.thau.kinh.tren.co.so.mang.micro.nano.SU.8.ung.dung.trong.he.thong.quang.MEMS.NEMS

Hình 3-1 Mô phỏng thấu kính có bán kính đáy 1mm với độ cong bán kính 4 mm.

Kết quả mô phỏng thấu kính có bán kính đáy là 1mm với bán kính mă ̣t cong củ a thấu kính là 4 mm sẽ cho ta được thấu kính có tiêu cự là 7,048 mm và đa ̣t đươ ̣c tỉ lê ̣ truyền ánh sáng qua của thấu kính là 71.43% (Hình 3-1). Kết quả này so vớ i thông số ở Bảng 3-1 vẫn chưa đa ̣t yêu cầu đă ̣t ra (tỉ lê ̣ thấu kính cho ánh sáng truyền qua hô ̣i tu ̣ chưa đa ̣t yêu cầu), do đó chúng tôi tiếp tu ̣c mô phỏng bằng cách thay đổi bán kính các mă ̣t cong thấu kính.

Hình 3-2 Mô phỏng thấu kính có bán kính đáy 1mm với độ cong bán kính 5 mm.

Hình 3-2 cho chúng ta thấy đươ ̣c kết quả mô phỏng thấy kính có bán kính đáy là 1mm và bán kính mă ̣t cong 5 mm. Mô phỏng cho thấy thấu kính này cho ta tiêu cự f là 8,809 mm và tỉ lê ̣ ánh sáng truyền qua hô ̣i tu ̣ la ̣i 89.6%. Thấu kính này khá phù hơ ̣p với các yêu cầu đă ̣t ra. Để tố i ưu thêm các thấu kính, tôi sẽ tiếp tục mô phỏng thay đổi bán kính mă ̣t cong.

TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com

Hình 3-3 Mô phỏng thấu kính có bán kính đáy 1 mm với bán kính mặt cong 6 mm.

Kết qủ a mô phỏng thấu kính có bán kính đáy 1 mm với bán kính mă ̣t cong củ a thấu kính là 6 mm sẽ cho ta được thấu kính có tiêu cự f là 10,57 mm và có tỉ

lệ ánh sáng truyền qua hô ̣i tu ̣ la ̣i là 94,9%. So với các thông số ở bảng Bảng 3-1 thì thấu kính mô phỏng này đã đa ̣t đươ ̣c yêu cầu đă ̣t ra.

Hình 3-4 Hình ảnh biểu thi ̣ cường độ truyền qua thấu kính có bán kính đáy là

1 mm và bán kính mặt cong là 5 mm.

Quan sát Hình 3-4 ta thấy gần như chỉ có mô ̣t đỉnh, đây thể hiê ̣n sự tâ ̣p trung củ a ánh sáng sau khi hô ̣i tu ̣, các đỉnh nhiễu xung quanh nhỏ, không đáng kể. Mô

TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com

phỏng cho thấy thấy vi thấu kính gần như cho ánh sáng đi qua và hô ̣i tu ̣ ta ̣i mô ̣t điểm không bi ̣ tán xa ̣ ra ngoài hoă ̣c bi ̣ hấp thu ̣.

Bảng 3-2 Bảng số liê ̣u mô phỏng các thấu kính có bán kính đáy 1 mm

Vi thấu kính 1 2 3

Bán kính cong thấu kính (mm)

4 5 6

Tiêu cự (mm) 7,048 8,809 10,57

Đô ̣ truyền qua (%)

71,43 89,6 94,9

Như vâ ̣y đối chiếu số liê ̣u Bảng 3-2 với Bảng 3-1 ta nhâ ̣n thấy rằng thấu kính có bán kính đáy 1 mm với bán kính cong của thấu kính là 5 mm phù hơ ̣p với yêu cầu đặt ra để mô phỏng.

Như vâ ̣y theo kết quả mô phỏng, chúng tôi nhâ ̣n thấy rằng khi các thấu kính thay đổi bán kính đáy và đô ̣ cong, đô ̣ cao của thấu kính thì các thấu kính sẽ thay đổi tính chất của chúng như tiêu cự, cường đô ̣ truyền cao, điểm ảnh. Do đó ở phần thực nghiê ̣m, chúng tôi sẽ chế ta ̣o các thấu kính với sự thay đổi của bán kính đáy và đô ̣ cong, đô ̣ cao của thấu kính nhằm tìm ra sự tối ưu hóa trong công nghệ chế

tạo vi thấu kính.

Tính toán đô ̣ cao thực tế của vi thấu kính:

Hình 3-5 Tính toán độ cao thực tế của vi thấu kính.

Dựng mô ̣t cung tròn AB tâm O,từ O ta dựng đường thẳng OD cắt đoa ̣n thẳng AB tại trung điểm D, cắt cung tròn ta ̣i điểm C.

Do tam giác OAD vuông ta ̣i D nên ta có:

TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com

cos 𝐷𝑂𝐴̂ = 𝐴𝐷

𝐴𝑂

Như vâ ̣y ta sẽ tính được góc 𝐷𝑂𝐴̂ .

Mặt khác ta la ̣i có tam giác OAC cân ta ̣i O (do OA = OC ) nên:

𝑂𝐶𝐴̂ = 1800 – 2 𝐶𝑂𝐴̂

Xét tam giác ACD vuông ta ̣i D.

tan 𝑂𝐶𝐴̂ = 𝐴𝐷

𝐶𝐷

⟹ Như vậy khi biết đươ ̣c bán kính cong và bán kính đáy của vi thấu kính, ta có thể tìm được đô ̣ cao của thấu kính và ngược la ̣i.

Hóa chất và trang thiết bị chế tạo