菲涅尔透镜与传统球面透镜相比具有质量轻、厚度薄、直径大、结构紧凑等特点，同时其光学聚焦和光学成像性能也不逊于传统的球面透镜，并且能较好地校正球差和色差，因此，菲涅尔透镜在国防、航空、空间、工业生产和民用等各个领域获得了广泛的应用。作为光学器件上的透明部件，菲涅尔透镜的光学性能、防雾性能以及自清洁性能显得尤为重要，但到目前为止，还没有菲涅尔透镜上减反增透、防雾和自清洁研究的相关报道。因此，为了使菲涅尔透镜更好地发挥其性能，研究出菲涅尔透镜上的减反增透、自清洁和防雾涂层具有重要意义。　　 SiO2纳米粒子通常用于制备功能纳米涂层，通过旋涂、浸涂、喷涂、层层自组装等方法将SiO2纳米粒子沉积到基底表面，再经过一定步骤的后处理（煅烧、亲水或疏水处理等），即可得到具有特定功能的纳米结构涂层。涂层的性质（透光性、疏水性、亲水性等）可以通过调控SiO2纳米粒子结构（实心、空心、介孔以及特殊结构等）和大小(10～200nm)来实现。　　 本论文正是基于以上思路，采用旋涂和喷涂等简单的方法，设计并制备出几种菲涅尔透镜上的性能优异的功能纳米结构涂层，具体研究内容和结果如下:　　 1.菲涅尔透镜上减反增透涂层的制备与研究　　 通过在菲涅尔透镜上简单旋涂实心SiO2纳米粒子，制备出具有多孔结构的纳米结构涂层，旋涂了该涂层的菲涅尔透镜的透光率有了很大提高。经过调控涂层层数、旋涂的旋转速度、旋涂悬浮液的浓度等参数，得到的减反增透性能最好的涂层可将菲涅尔透镜的最大透光率从原来的94.3％提高到99.8％，几乎实现了零反射。涂层的亲水性也有了提高，但还没有达到超亲水。涂层的机械强度（铅笔硬度）在HB和1H之间。　　 2.菲涅尔透镜上超亲水防雾减反增透涂层的制备与研究　　 由介孔SiO2粒子所构筑的涂层通常具有较好的亲水性，因此，我们用旋涂的方法在菲涅尔透镜表面构筑了介孔SiO2纳米粒子涂层，所制备的涂层同时实现了减反增透和超亲水性能，但其减反增透效果有限，仅将菲涅尔透镜的最大透光率从94.3％提高到96.4％。结合第二章中实心SiO2纳米粒子涂层的减反增透性能，我们在菲涅尔透镜上依次构筑了实心和介孔SiO2纳米粒子涂层，得到实心/介孔SiO2纳米粒子复合涂层，所得到复合涂层的减反增透和亲水性均好于介孔SiO2纳米粒子涂层，菲涅尔透镜的最大透光率提高到了98.5％，并且表现出了超亲水防雾性能。同时，该复合涂层也使菲涅尔透镜的光学聚焦性能得到了增强，在几乎不改变焦距的情况下增加了菲涅尔透镜的聚焦效率。　　 3.菲涅尔透镜上超疏水自清洁减反增透涂层的制备与研究　　 我们首先合成了空心SiO2纳米粒子，然后对其进行疏水化修饰，得到了具有疏水性的空心SiO2纳米粒子。然而由这种疏水性空心SiO2纳米粒子制备的涂层的减反增透效果不好。因此，我们通过在菲涅尔透镜上构筑减反增透性能好的实心SiO2纳米粒子涂层（旋涂）和具有疏水性的空心SiO2纳米粒子涂层（喷涂），再经过一定的后处理(温度为90℃)得到了实心/空心SiO2纳米粒子复合涂层。所制备的涂层具有超疏水自清洁性能，并且具有较好的强度（耐水滴冲击）和稳定性（耐酸碱、可长时间存放）;涂层的减反增透性能也很好，表面构筑了该涂层的菲涅尔透镜在400～800nm波长范围内的最大透光率和平均透光率分别为99.0％和98.5％，其透光性与空白菲涅尔透镜相比有大幅度提高;光学聚焦性能测试表明该涂层提高了菲涅尔透镜的光学聚焦效率（聚光功率比），并且几乎没有改变其焦距，这在菲涅尔透镜的实际应用中具有重要意义。