微透镜阵列的计量标准化

分析了连续表面微透镜阵列的几何参量和光学性能的检测方法,介绍了最新的ISO14480系列标准。针对典型的微镜阵列元件,给出其详细结构尺寸,从而建立了一套通过测试元件的几何参量、加工误差来综合评估微光学元件性能的方法。     

大数值孔径微透镜阵列激光扫描

提出微透镜阵列与转镜相结合的大口径激光光束扫描方法。采用机械制模法制作微透镜阵列模板 ,然后采用模压法制作光学微透镜阵列 ,其子口径为 2 mm× 2 mm,数值孔径为 0 .2 ,阵列数为 8× 8。并进行了扫描测试实验 ,扫描角达± 6.56°。     

超精密飞刀切削加工表面中频微波纹产生机理

超精密飞刀切削是一种重要的超精密加工手段,安装大飞刀盘的超精密铣床能够加工大口径超精密光学元件,加工表面具有很高的面形精度和很低的表面粗糙度值.但是加工表面普遍存在中频微波纹（空间周期从100μm到300μm,幅值低于0.1μm）,极大影响了光学元件的使用.超精密铣床的主轴旋转精度对加工工件影响很大,尤其是主轴轴线偏转会使安装在大飞刀盘外缘处的刀具产生很大位移.为此,建立了适用于空气静压轴承支撑的立式主轴角位移欧拉动力学方程,推导出方程解析解,得出主轴运动规律及其对表面中频微波纹的影响,并设计实验进行验证.最终给出了抑制中频微波纹的工程措施.     

微透镜阵列与针孔阵列合成的微光学器件的研制

给出用于并行共焦显微镜中的微光学阵列器件的制作工艺。特别设计了微透镜阵列与针孔阵列对准粘接的机械和观察系统。实验证明系统是简易可行的,并给出了实验结果。     

无缝微透镜阵列LED匀光膜研究

本文研究不同孔径无缝微透镜阵列膜LED光线扩散的影响,分析了不同厚度和直径的三角形、四边形和六边形微透镜阵列膜的扩散效果。设计了一种复合曲面微透镜阵列,利用光线追迹方法对其进行模拟,分析微透镜阵列对LED光源发出光线扩散性能的影响。     

微透镜阵列的飞秒激光加工方法

为研究常用的微透镜制造方法,通过熔融光刻胶法、反应离子束刻蚀技术、微喷打印法、飞秒激光加工法、热压印法等的对比,表明采用飞秒激光加工以及局部腐蚀的方法,能够加工各种形状的微透镜阵列,而且加工时间短,制造成本低,微透镜最小特征尺寸可以达到30μm以内。将飞秒激光加工的微透镜阵列作为模板,运用热压印技术进行复制,不仅能够获得质量良好的微透镜阵列,还能够批量化生产,减小制造成本。     

超精密切削单晶硅的刀具磨损机理

为了研究超精密切削单晶硅过程中金刚石刀具后刀面发生急剧磨损的机理,对单晶硅（111）晶面进行了超精密切削实验,并采用X射线光电子能谱分析仪对单晶硅已切削表面进行化学成分分析.实验结果表明：切削区域的高温高压导致金刚石刀具发生碳原子扩散磨损;切削过程中有碳化硅和类金刚石两种超硬微颗粒形成,而随着切削路程长度的逐渐增加,超硬微颗粒并不随之消失;碳化硅和类金刚石超硬微颗粒在金刚石刀具后刀面刻画和耕犁,从而产生沟槽磨损,直接导致金刚石刀具产生急剧磨损.     

卷对卷制备微透镜阵列防伪膜

目的制备一种高线数(200线以上)的微透镜阵列防伪膜,改变国内印刷包装行业对微透镜阵列防伪膜的制备停留在200线以下的圆点微透镜阵列防伪膜的现状。方法采用卷到卷、圆压圆的制备工艺,以聚碳酸酯为原料,采用激光微刻技术制备模具,压印温度设置为139℃,转移速度设置为5m/min。结果制得一种正六角形半球状微透镜阵列防伪膜,微透镜边长为32μm,栅距为48μm,膜厚为121μm,根据微透镜阵列结构参数关系折算后光栅线数为529线。结论实现了高线数、高填充系数的微透镜阵列防伪膜的制备,提供了一种工艺简单、适于批量生产的微透镜阵列防伪膜制备方法。     

用于短波红外探测器的微透镜阵列制作

采用光刻胶热熔法制作具有特定尺寸的微透镜,制作的微透镜能将微透镜阵列技术应用于短波1 μm ~3 μm红外探测器中,有效地提高探测器件的光电性能。采用AZ P4620厚光刻胶,利用紫外光刻技术,对透镜制作中的前烘、曝光和显影、坚膜、热熔等工艺进行了深入细致的实验研究,确定了最优的工艺参数,实现了球冠直径在(5.5±0.5) μm,曲率半径3 μm的微透镜,且透镜有很好的均匀性和一致性,满足近红外探测器件的要求。     

基于微纳米压印的微透镜阵列光学膜制造研究

目的 实现裸眼3D显示效果的承印基材是微透镜阵列光学膜,本文旨在研究制造微透镜阵列光学膜的方法及在制造过程中的影响因素。方法 采用卷对卷的UV-LED光固化微纳米压印工艺,通过定制化的微纳米压印模具,规模化制造正六角形孔径、蜂窝排布的微透镜阵列光学膜。结果 文中所用的PET膜表面粗糙度均方差约为0.083μm,可见光波段的透光率为90%～93%,具有良好的表面平整度和较高的透光率,有利于微透镜阵列的成型制造和光学膜优良光学性能的呈现;UV-LED紫外压印光刻胶具有较低的黏度（250 Pa·s,25℃）、良好的界面性能（接触角为93°）和较小的固化体积收缩率（3.5%）,有利于光刻胶对模具凹槽的填充及微透镜阵列的成型和脱模。对于微纳米压印制造过程,要选择合适的压印力,既要确保光刻胶能够充分地填充模具凹槽,又要避免微透镜阵列的结构受挤压变形而导致损坏模具。当压印速度控制在5～7 m/min时,微透镜阵列的复型精度较高且成型质量较为稳定,不会出现气泡缺陷和拉断缺陷。结论 卷对卷的UV-LED光固化微纳米压印工艺是一种制造微透镜阵列光学膜行之有效的方法。     

微金字塔阵列结构的飞刀切削技术研究

微结构阵列光学元件的加工受到越来越广泛的关注,单点金刚石飞刀切削技术以高效率低成本且加工精度高的优势,逐渐应用于微结构的加工。本文主要研究飞刀切削微金字塔结构时,机床重复定位误差和循环加工引入的误差对微结构切削效果的影响,分析V槽切削时次沟槽产生的条件,研究抑制次沟槽产生方法,实验验证了可以通过控制切削深度大于最小切削深度来抑制次沟槽的产生。     

DHM-500超精密数控非球面透镜磨床的研制

为了解决非球面透镜加工方法周期长、成本高等问题 ,该文介绍了作者在DHM 5 0 0超精密数控非球面透镜磨床研制中的一些关键技术 ,对其主要结构进行了分析 .该磨床主要用于解决大尺寸非球面透镜的高精度高效率加工问题 .工件主轴、砂轮主轴、转台及溜板全部采用液体静压结构 ,能实现X、Z、B三轴联动的磨削加工 .主轴回转精度为 0 .1μm ;砂轮轴回转精度为 0 .1μm ;转台回转精度为 0 .1μm ;导轨直线度为 0 .5 μm/2 80mm ;系统分辨率为 0 .1μm ;X轴定位精度为± 0 .5 μm /2 80mm ;Z轴定位精度为± 0 .5 μm /170mm ;转台定位精度为± 3″     

按需滴定法制备掺杂型聚合物微透镜阵列

采用MMA单体与其聚合物PMMA及掺杂剂的混合溶液,以按需滴定法制备了掺杂若丹明6G的微透镜阵列。并对其焦距一致性、成像效果、表面粗糙度、透射光谱和荧光光谱等光学性能进行了测试。焦距不均匀度不超过1．8％,测定数值和理论值相差不到1．7％。表面热处理后表面粗糙度肋小于0．9nm,光学透过率从近紫外到近红外都在90％以上,可以用于光纤放大器和生物化学传感器。     

基于投影光刻技术的微透镜阵列加工方法

本文提出了一种基于投影光刻技术的微透镜阵列制备方法,成功制备多种口径、面形及表面粗糙度均良好的微透镜阵列。该方法采用0.2倍投影物镜,降低掩模板制造成本,实现不同口径微透镜阵列制备。采用掩模移动滤波技术,在降低掩模制备复杂性的同时,提高了微透镜阵列面形精度。本文对四种不同口径的微透镜阵列进行制备实验,分别为50 μm、100 μm、300 μm、500 μm,其表面形貌加工精度达到微米级,表面粗糙度达到纳米级。实验结果表明,该方法在微透镜阵列制造中具有很大的潜力,与传统方法相比,能够实现更低的线宽和更高的表面面形精度。

     

圆柱表面微结构阵列超精密车削加工技术

辊子是光学薄膜模压制造的关键零件,其圆柱表面微结构复杂,表面粗糙度要求也极高.超精密车削成形作为微结构的一种高效加工方式,其加工的可达性、伺服刀具动态特性的制约、海量微结构的加工长时一致性等是高质量辊子微结构加工所需解决的关键问题.本文以圆柱球面微结构阵列为例,从其数学描述入手,分析了刀具几何尺寸、伺服系统动态特性与微结构加工可达性之间的制约关系,并在自主研制的超精密车床和快刀伺服系统上进行了两种球面微结构的加工实验,得到了预期的微结构形貌,并对加工实验中发现的切深不一致现象给出了初步的解释.     

自聚焦平面微透镜阵列的制作及其基本特性

讨论了自聚焦平面微透镜阵列的制作工艺及其基本特性。     

表面贴附微透镜阵列的OLED诱导荧光检测系统

为进一步减小光源的体积、简化光路系统结构,消除毛细管电泳芯片诱导荧光检测系统中激发光源的反射光和杂散光的干扰,设计并建立了垂直层叠结构的有机发光二极管诱导荧光检测系统。针对有机发光二极管器件发光强度较低的问题,采用在器件的玻璃基底表面贴附微透镜阵列薄膜的方法,提高了入射光的强度。在对CCD积分时间、PDMS微透镜直径及两偏振片间的偏振角度等参数进行优化之后,利用检测系统实现了罗丹明B样品溶液的毛细管电泳分离。     

基于薄膜热电偶的超精密车削瞬态切削温度的测量

为了实现超精密车削温度的在线测量,本文研究了一种基于薄膜热电偶的测量瞬态切削温度的方法.以切削刀具的刀尖作为镀制薄膜的基底,通过磁控溅射方法制备了Si O2绝缘薄膜和Ni Cr/Ni Si薄膜电极,制成了带有测温传感器并且可以进行超精密车削加工的PCBN刀具.文中对该薄膜热电偶温度传感器进行了标定,得到其塞贝克系数并采用该刀具对PMMA材料进行了超精密车削加工实验,实验结果表明该方法能够有效地测量出加工过程中的瞬态切削温度.     

KDP晶体超精密切削过程中等效应力和应变分析

为了深入研究刀具几何参数对KDP晶体超精密切削过程的影响,以及等效应力和应变产生的原因及变化规律,采用商用有限元软件(Marc)对KDP晶体的超精密切削过程进行了有限元仿真,建立了KDP晶体超精密切削加工中应力和应变预测模型.仿真结果表明,KDP晶体超精密加工过程中等效应力主要集中在第一和第二变形区,等效应变主要集中在第二和第三变形区.研究表明,本文所建立的等效应力和应变预测模型是有效的,有限元仿真值与预测值之间的误差可以控制在10%以内.