梯度折射率(Gradient index,GRIN)透镜是一类新型光学器件,具有简单的几何形状,主要依靠介质特殊的非均匀折射率分布以实现其各种光学功能。因其有体积小、光路短、重量轻、性能优越、易于批量生产、便于集成等优点,在微小光学、集成光学、光通讯中有着诱人的应用前景,现已受到广泛地重视。　　本文首先从梯度折射率介质光学的基本理论出发,对球对称GRIN球透镜的光学性能进行了系统的分析;然后提出了Maxwell鱼眼球透镜的一种新型结构,并对其像差进行了研究;最后研究了新型结构的回归反射性能。本论文主要内容如下:　　第一章:概述了梯度折射率光学、微小光学、高分子GRIN材料的发展历史与研究现状,并对本课题研究的内容以及研究的必要性作了简要的阐述。　　第二章:阐述了一般 GRIN球透镜的基础理论及球透镜的典型模型—Maxwell鱼眼球透镜的各种光学性能,说明了此类透镜的优越性。　　第三章:分析了Maxwell鱼眼球透镜应用的困难,提出了Maxwell鱼眼球透镜的一种新型结构,进而系统研究了其对无限远及有限远物点的像差,并与均匀球及单个Maxwell鱼眼球透镜的像差进行了比较,结果表明该结构可在保持最小像差的前提下,大幅度减小其对折射率差值的要求。　　第四章:介绍了回归反射的概念、回归反射材料的现状;研究了Maxwell鱼眼球透镜新型结构的回归反射性能,并与传统的均匀折射率玻璃微球及麦克斯韦鱼眼微球回归反射材料的性能作了比较,得出将麦克斯韦鱼眼球透镜新型结构用作回归反射材料不仅可以大幅度降低麦克斯韦鱼眼微球对高折射率差的要求,还可明显提高回归反射的效率的结论。　　第五章:归纳全文,对本课题研究所取得的成绩、存在的问题和下一步要做的工作做一总结和展望。