Lensed plastic optical fiber employing hyperbolic end filled with high-index resin using electrostatic force

The step-index (SI) and graded-index (GI) plastic optical fibers (POFs) are strong candidates for short-distance transmission, fiber-to-the-home (FTTH) networks, automobile applications and interchip interconnections. The GI POFs which has been proven to reach distances as long as 1 km at 1.25 Gb/s has a relatively low NA. Therefore, the efficient coupling of GI POFs to the light source has become critical to the power budget in the system. Forming a lens-like structure directly on the fiber end is preferred for simplicity of fabrication and packaging, such as polishing and fusion, combing different fibers with the cascaded fiber method and hydroflouride (HF) chemical etching. These approaches are well established, but applicable only to glass. This work proposes a novel structure of a lensed plastic optical fiber (LPOF). The fabrication of the LPOF is demonstrated and the coupling efficiency exceeds 72%.     

新颖的微流控光学变焦透镜阵列集成器件

提出一种微流控光学变焦透镜阵列芯片,以解决变焦透镜阵列的电控调谐和集成化制造方法问题.该器件的基本形式为"上盖片 内芯 下盖片"的三明治夹心结构,采用导电材料制作内芯,使得器件的制作简化,易于集成.透镜材料由折射率不同的两种不混合液体组成,利用电润湿效应控制两种液体的界面曲率,从而实现微透镜阵列焦距的电控调节.     

两维荧光光谱技术及最佳光谱分辨率设计

研究和发展了一种两维荧光光谱测量及成像技术,讨论获得两维空间离散点的最佳光谱分辨率的方法.该技术以棱镜色散原理为基础,利用微透镜阵列实现对样品的离散化照明,充分发挥光学系统固有的并行处理能力,实现了在一个面阵探测器上同时记录两维空间的荧光光谱图像.与逐点扫描方法相比,该技术的扫描效率随激发点数线性提高,具有快速测量、高空间和高光谱分辨的特点,可用于生物医学领域.     

三维集成成像系统中物体三维信息的重建方法

依据三维集成成像特性,以立体视觉理论为基础,提出了一种基于点对匹配的单元图像立体匹配算法,建立了单元图像像素到重建三维物体点的精确映射关系,实现了三维集成图像的重建.最后,提出一种符合人眼视觉观测效果的评价尺度,定量分析了不同设计参数对三维图像重建结果的影响。     

二元衍射微透镜的亚波长结构设计方法

本文结合标量衍射理论和等效媒质理论提出了二元衍射微透镜的亚波长设计新方法,根据标量理论位相量化的概念,分析连续浮雕透镜的相移函数,结合等效媒介理论的等效折射率表达方式,可以确定亚波长结构透镜的面型函数。     

Highly efficient and ultra-compact micro-LED pico-projector based on a microlens array

Pico-projection displays are the main developing direction for future projection displays, but the balance between the optical efficiency and the system size is still a big concern. This paper presents a pico-projector design based on micro-LED (μLED) light sources. Firstly, based on the analysis of the characteristics of μLED, a highly integrated microlens array is designed to improve the system efficiency by reshaping the spatial light distribution. In addition, the matching relationship between the aperture angle of projection lens and the divergence angle of μLED is studied, and on this basis, a set of four-piece spherical lens group is proposed to achieve compact size. Simulation results show that the μLED equipped with the microlens array can concentrate about 86% of the light energy within a dispersion angle of ±20°, thus increasing the light energy utilization by about 3.5 times and reducing the size of the pico-projector to 30.18 mm³. The designed pico-projector has high performance and compact size with great potential for future applications.     

硅微透镜阵列的制备工艺

开发了一种和MEMS工艺兼容的基于硅微加工技术的简易硅微透镜阵列制造技术。利用光刻胶热熔法和等离子体刻蚀法相结合的方法,实现了在硅晶圆上制作不同尺寸的硅微透镜阵列的工艺过程。实验中,对透镜制作过程中的热熔工艺、刻蚀工艺进行了深入的研究。最终确定了最优的工艺参数,制备了孔径在20~90μm、表面质量高的硅微透镜阵列。     

微米尺度孔径微透镜阵列残余应力测量及分析

微透镜阵列在现代光学领域发挥着重要作用，对阵列器件进行残余应力测量从而评价器件质量，指导优化制造工艺具有切实的研究意义。现有的测量研究多着重于对阵列器件整体进行应力测量，对微透镜单元的应力分布尚未有系统的测量研究。本文基于双折射原理，分别使用光弹系统/偏光显微镜，在宏观/微观尺度对不同基底厚度(0.5 mm/1 mm),不同单元排布方式(相切排布/紧密排布),不同微透镜单元口径(126μm/1 mm)的微透镜阵列器件进行了测量研究，并对器件整体(宏观)应力分布规律和透镜单元(微观)应力分布进行了比对和总结。实验结果表明：微透镜阵列的残余应力分布较为均匀，器件宏观残余应力分布与微观区域残余应力存在较为显著的趋同性；在厚度相同的前提下，排布方式、孔径尺寸对残余应力分布影响较小；当阵列器件厚度由1 mm减小至0.5 mm时，方形孔径微透镜阵列，同一区域残余应力增加约250%;圆形孔径微透镜阵列，同一个测量区域下残余应力增加约150%。相同孔径/排布/区域内的残余应力增幅明显。     

InP基连续面型方形微透镜设计与制作技术研究

建立了非球面连续面型方形口径微透镜性能仿真模型，利用ZEMAX软件对10°视场、50μm周期、填充因子接近100%的磷化铟微透镜面型参数进行了优化设计。开发了衍射调制动态曝光与感应耦合等离子体刻蚀系统误差补偿方法制作出的磷化铟微透镜，其表面粗糙度小于2 nm,面型数据与设计值相比误差小于1/4工作波长，达到完善成像水平。