随着科技的的发展，微型化、轻量化、阵列化、集成化和智能化是光学元器件发展的方向。伴随着平面微透镜阵列的制作技术日益成熟，通过这种方法制作的掩埋式平面微透镜阵列，不仅光学性能均匀性好，而且阵列排列整齐。在聚光、成像、准直、分路、变折方面显示出良好的光学特性;同时由于单元透镜直径小，密度高，可实现信息的大容量、多通道并行处理。　　 方形孔径平面微透镜阵列是通过采用离子交换技术制作出的一种密集的、规则排列的、光性均匀的新型透镜-径向变折射率透镜，这种新的光学微加工技术，实现了光学元件的尺寸由毫米量级向微米量级的发展，是光学元器件从经典光学发展到微小光学的重要标志。由于径向变折射率透镜具有焦距短、数值孔径大、尺寸小、分辩率高和使用方便等特点，在光信息传输、光信息处理、光纤传感和光计算技术中都有广泛的应用。　　 本文着重对方形孔径平面微透镜阵列制作中离子交换的基本理论以及折射率分布规律进行了细致的研究，通过光刻离子交换工艺在特制的玻璃基片上制备出平面微透镜阵列——方形孔径平面微透镜阵列，其光学填充率可接近100％。我们对离子交换扩散内在机理进行细致的分析讨论，得到了影响平面微透镜阵列的光学性能的折射率参数的分布规律，为该类变折射率透镜阵列的制作和应用打下基础。　　 首先，在理论上，我们以点源扩散模型作为理论基础，分析了离子热扩散的规律。利用离子浓度分布与折射率分布变化关系得到平面微透镜阵列折射率分布解;然后通过离子交换扩散方程分析方形孔径平面微透镜阵列经离子交换后的折射率分布;最后，将方形孔径平面微镜阵列的折射率分布进行数值模拟，得到相应的折射率分布俯视图和剖面图。结合方形孔径平面微透镜阵列的样品性能测试结果，观察两者的共同性，实现实验与理论的统一，为方形平面微透镜阵列的成像结果分析提供可靠的理论依据。　　 总之，本文对方形孔径平面微透镜阵列的折射率分布的研究，为该类阵列制作工艺的改进和光学性能的完善及理论分析提供有力的科学依据。