小透镜有大市场

当技术进步发现有大利润的市场，或者市场需要带动技术进步时，创新就会出现。小透镜具备以上两个功能，从而在过去几年里创造了大规模的微透镜工业。它在光通信上的发展是微型光学进步的主要驱动力。传统的微透镜是直径小于1mm的透镜，即它的直径单位是微米。目前光子学正广义地利用此词让透镜直径达到几个毫米。透镜的阵列形式是微透镜的一个特点，它源于进行相关工作的终端用户的要求，以及微透镜加工技术的特点。半导体工业技术部分导致阵列的形成。微透镜具有衍射或折射功能，对于无热或无色元件则两种功能兼备。实践中，折射透镜的优…     

基于二维微透镜阵列增大手术显微镜出瞳直径方法研究

医生使用传统含目镜系统的手术显微镜进行手术,当其头部移动时,该系统仅存在很小的出瞳直径,因而这就迫使医生在手术过程中长时间保持头部在特定位置。可见,传统手术显微镜存在显著弊端:长时间持续观察会增加医生的疲劳度。对使用二维微透镜阵列(microlens array,MLA)增大目视光学系统出瞳直径进行了理论探讨,并用傅里叶光学原理进行了理论分析。并且在此基础上,设计了增大手术显微镜光学系统出瞳直径的二维微透镜阵列器件,该二维微透镜阵列器件中两个折射面相对放置,且两者相距一个微透镜单元焦距的长度。经计算机模拟计算证明,使用该二维微透镜阵列器件可以有效增大目视光学系统出瞳直径,并可获得更加均匀的出射光束。     

用于微器件制作的灰度掩模技术

讨论了灰度掩模技术在凸及凹形微透镜,折衍射复合微透镜和微尖形阵列等器件制作方面的应用,给出了与几种典型的凸及册形微透镜,折省射复合微透镜和微尖形结构对应的灰度掩模板的设计实例及其应用,为灰度掩模技术制作微透镜器件及微尖形阵列奠定基础。     

一种基于空间光调制器的微透镜阵列制备技术

提出了一种基于空间光调制器的并行光刻制备微透镜阵列的技术。采用数字微反射镜器件输入光刻图形,结合热回流技术,制作任意结构和排布的微透镜阵列。无限远校正显微微缩光学系统的长焦深保证了深纹光刻的实现,热回流法提供了良好的表面光滑度。与传统逐层并行光刻和掩模曝光技术相比,提出的技术方案更加便捷灵活,特别适合制作特征尺寸在数微米至百微米的微透镜阵列器件。得到的微透镜阵列模版经过电铸转移为金属模具,利用紫外卷对卷纳米压印技术在柔性基底上制备微透镜阵列器件,在超薄液晶显示、有机发光二极管(OLED)照明等领域有广泛应用。     

用于改善PtSi红外焦平面阵列器件响应特性的长焦距GaAs微透镜阵列器件的制作研究

提出了一种新的曲率补偿法用于长焦距微透镜阵列的制作。扫描电子显微镜（SEM）显示微透镜阵列为表面极为平缓的方底拱形阵列,表面探针测试结果显示用曲率补偿法制作的微透镜的焦距可达到3861．70um,而常规光刻热熔法很难制作出焦距超过200um的相同尺寸的微透镜阵列。微透镜阵列器件与红外焦平面阵列器件在红外显微镜下对准胶合,显著改善了红外焦平面阵列器件的响应特性。     

用于改善PtSi红外焦平面阵列器件响应特性的长焦距GaAs微透镜阵列器件的制作研究

提出了一种新的曲率补偿法用于长焦距微透镜阵列的制作.扫描电子显微镜(SEM)显示微透镜阵列为表面极为平缓的方底拱形阵列,表面探针测试结果显示用曲率补偿法制作的微透镜的焦距可达到3861.70μm,而常规光刻热熔法很难制作出焦距超过200μm的相同尺寸的微透镜阵列.微透镜阵列器件与红外焦平面阵列器件在红外显微镜下对准胶合,显著改善了红外焦平面阵列器件的响应特性.     

高填充因子微透镜阵列的快速制备及特性分析

微透镜阵列是一种被广泛应用于光信息处理、光传感、光计算、光通信和高灵敏度成像等领域的精密光学元器件之一。通过一些先进的制造技术已经可以制造出不同几何形状、轮廓和光学特性的微透镜阵列。然而,由于三维微制造工艺的难度,使得高填充因子微透镜阵列中的微透镜很难实现紧密排列。提出了一种快速、低成本的微流体操纵技术,用于制备高填充因子微透镜阵列,且对其制备工艺进行了初步的演示。这种易于操作的制造技术适用于微透镜阵列的大批量生产,极大地提高了生产效率。通过预先制备出的三种不同尺寸(微柱直径分别为300、500、700 μm)的微柱,实现了与其对应不同形状和尺寸的微透镜阵列的制备,并搭建了一套光学成像系统以对这些微透镜阵列进行成像性能的评估。主要对微透镜阵列的焦距、成像精度和每个微透镜阵列中各个微透镜子单元成像的均一性进行测试,利用所提出的微流体操控技术制备的微透镜阵列具有良好的成像性能,有望能够被应用到三维成像、光均匀化等诸多应用中。     

用于改善PtSi红外焦平面阵列器件响应特性的长焦距GaAs微透镜阵列器件的制作研究

提出了一种新的曲率补偿法用于长焦距微透镜阵列的制作。扫描电子显微镜 ( SEM)显示微透镜阵列为表面极为平缓的方底拱形阵列 ,表面探针测试结果显示用曲率补偿法制作的微透镜的焦距可达到 3 861.70 μm,而常规光刻热熔法很难制作出焦距超过 2 0 0μm的相同尺寸的微透镜阵列。微透镜阵列器件与红外焦平面阵列器件在红外显微镜下对准胶合 ,显著改善了红外焦平面阵列器件的响应特性     

微透镜阵列扫描成像系统的衍射分析与研究

微透镜阵列是微光学元件典型器件之一,广泛的应用于光束整形、精密测量、光学成像等场景。本文研究了微透镜阵列扫描成像系统的工作机理,并重点分析了影响成像质量的光场衍射效应和杂散光串扰,完成了微透镜阵列扫描成像系统衍射效应的推导与仿真,揭示了衍射效应与焦距及子单元孔径之间的关系,为微透镜阵列扫描成像系统的实际应用提供了导向,并为微透镜阵列的光束控制应用提供理论支撑,为微透镜阵列的建模、设计等提供依据。     

微小光学与异形孔径微透镜阵列研究

讨论了微小光学的发展和异形孔径(正方形和六角形)微透镜阵列的制作。自聚焦透镜的制作加速了微小光学的产生,微透镜阵列器件的应用,促使微小光学迅猛发展,异形孔径微透镜阵列的研制,开创了微小光学新的研究领域。重点对异形自聚焦透镜和异形孔径微透镜阵列的理论和实验研究工作进行讨论,给出了有益的结果。     

浅析折射型微透镜阵列制作方法

随着科学技术的进步,当前的仪器设备已朝着光、机、电集成的方向发展。折射型微透镜阵列以其体积小、重量轻、便于集成化、阵列化等优点,而成为新的发展方向。折射型微透镜阵列是一种目前应用十分广泛的微光学元件,它被广泛地应用于光束整形、光学器件互连、三维成像等领域。     

液晶微透镜阵列直接成像

针对传统显微镜结构复杂且视场角小等问题，提出一种两路低电压驱动的液晶微透镜阵列结构，透镜的焦距由3个电极控制，中间电极为圆孔阵列图案电极，作为孔径光阑以阻止微透镜外的杂散光。对该阵列的波前和光焦度进行了测试，搭建了一套简易液晶微透镜阵列直接成像系统，每个微透镜都对待观察物体的不同区域成像，通过近平行光照明减小相邻微透镜间的串扰，拼接所有单元图像得到完整图像。该系统无需额外的光学器件，结构简单紧凑。液晶微透镜阵列具有大视场，成像区域具备可扩展性，为实现大视场下的简易显微成像提供了新思路。     

微机械光学器件

微机械光学器件是利用MEMS技术制作的光学元件及器件，目前制备出的微光学器件主要有微镜阵列、微光扫描器、微光阀、微斩光器、微干涉仪、微光开关、微可变焦透镜、微外腔激光器、光编码器等。     

折射微透镜阵列

用熔成氧化硅玻璃或锗制成的折射微透镜阵列在可见光和近红外波段有良好的性能。透镜阵列的透镜间隙可以改变,直径为微米级,数值口径为f/2～f/20。这种透镜阵列有球面微透镜和柱面微透镜组成。美国亚利     

液晶微透镜阵列研究进展

液晶微透镜阵列作为基本的光学元件之一,具有焦距可调、结构紧凑、低功耗、稳定性好等优点,在微纳光学领域有广泛的应用。经过近40年的发展,液晶微透镜阵列的研究日趋成熟,不同结构形式和应用于不同场景的液晶微透镜阵列层出不穷。本文系统总结了液晶微透镜阵列的3种工作原理,并对近年来的研究进展分类进行描述,重点放在液晶微透镜的制作过程、结构特点和工作原理,具体介绍了基于光的折射和衍射原理的液晶微透镜阵列,涉及透镜结构、液晶取向技术以及透镜阵列的应用等方面。最后总结了液晶微透镜阵列存在的问题和发展趋势。     

IRCCD微透镜阵列的计算机模拟设计与分析

本文从理论上分析了用于红外电荷耦合器件（ＩＲＣＣＤ）的微透镜成像的机理，采用光线追迹法建立了微透镜阵列的数学模型和设计方法，并针对１２８×１２８元ＰｔＳｉ－ＩＲＣＣＤ进行了计算机模拟设计，研究了结果表明，采用微透镜阵列可使ＩＲＣＣＤ的填充因子达到１００％。     

一种制作凹形聚二甲基硅氧烷微透镜阵列的方法

提出一种制作凹形聚二甲基硅氧烷(PDMS)微透镜阵列的方法。用数字微镜器件(DMD)代替物理掩模,建立数字灰阶无掩模光刻系统,在光刻胶上制作正方形基底凸形微透镜阵列,以此阵列为母板,采用复制方法,制作了高填充因子的正方形基底凹形PDMS微透镜阵列。实验和测试结果表明:数字灰阶无掩模光刻系统制作的微透镜阵列表面光滑,形貌良好;复制的PDMS微透镜阵列边缘清晰,表面光滑,焦面光斑光强均匀。为制作凹形微透镜阵列提供了一条制作简单、效率高、成本低、可大规模制作的新途径。     

基于SU-8的微透镜阵列的设计和制作

以SU-8作为结构材料,采用紫外光刻工艺,尤其以斜曝光工艺为主,加工出主光轴平行于衬底基片的微透镜阵列,单个微透镜的直径大约为500μm。初步确定出加工此透镜所需要的曝光剂量、前烘时间、后烘时间和显影时间,为加工其他尺寸的透镜提供参考。基于此方法加工的微透镜阵列能够对光束进行聚焦、反射、衍射、相位调制等控制,从而可最终实现光开关、衰减、扫描和成像等功能,为其他微型光学器件,如分光镜和反射镜等的系统集成提供极大的便利。同时,此微透镜阵列也会被集成在微流细胞仪中用来对流式细胞仪中样本流做荧光检测,极大地提高了检测的精度。     

与光纤阵列耦合的微透镜阵列设计与损耗分析

设计了2种不同冠高的圆形微透镜阵列,将平行光耦合进16路单模光纤阵列和多模光纤阵列。每种微透镜阵列均由16个直径为120pm的平凸微透镜排成一行组成,相邻微透镜间距为127μm。模拟其成像特性知,2种微透镜可以将平行光会聚成在其像平面直径分别为8．0μm和32．5μm的光斑。分析了微透镜与光纤存在横向、纵向和角向误差3种位置失配时的耦合损耗,并得出对耦合损耗影响最大的因素是角向误差,由此得出：在微透镜与光纤耦合对准过程中,要注意减小角向误差。     

基于激光加工的玻璃透镜阵列制备

为了实现蓝宝石微透镜阵列模板的可控制备,采用刻蚀辅助激光加工技术得到了形貌可控、排列均匀的密排步蓝宝石微凹透镜阵列模板,并结合高温浇铸转写技术实现了K9玻璃微凸透镜阵列的快速制备;基于蓝宝石和玻璃之间较大的热膨胀系数差,实现了蓝宝石和玻璃的有效分离。结果表明,所制备的玻璃透镜阵列具有较高的表面平滑度,表面粗糙度仅有2nm,同时保持了高达80%的透过率,在可见波段,对于不同波长的光都展现了清晰的聚焦和成像效果;通过氢氟酸的清洁处理,蓝宝石透镜阵列模板可以实现重复利用。刻蚀辅助激光加工结合高温浇铸转写技术能够实现高平滑玻璃微透镜阵列的快速制备,该技术为硬质材料微纳器件的快速制备提供了参考。