异形微透镜阵列热压印制造方法研究.pdf

《异形微透镜阵列热压印制造方法研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、专题综述Review异形微透镜阵列热压印制造方法研究刘伟(陕西国防工业职业技术学院，陕西西安710300)摘要：通过常用微透镜制造方法比如熔融光刻胶法、反应离子束刻蚀技术、微喷打印法、飞秒激光加工法、热压印法等的比较，认为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30¨m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，还能够批量化生产以减小制造成本。关键词：熔融光刻胶法；反应离子束刻蚀技术；微喷打印法；

2、飞秒激光加工法；热压印法中图分类号：TG249：TG494；文献标识码：A；文章编号：1006—9658(2016)03—0010—03DOI：10．396彩1．1ssn．1006—9658．2016．03．0030引言微透镜阵列的光学性能和制造方法已经有相关的研究。然而，在微透镜排列和布置方面还有许多问题值得研究。例如，不论微透镜如何排列和布置，总会在相邻微透镜之间形成空隙，而这些空隙将会极大的影响出光强度和均匀度，因为将会有部分光落在这个空隙内，而不会被微透镜会聚，形成所谓的“盲区”【l。5】。在一些红外成像和光纤传输应用中

3、，“盲区”是不允许存在的。盲区将极大的影响信息传输的准确程度和质量，甚至会造成极大的误差。另一方面，“盲区”的存在将影响照明灯和显示器等设备的出光强度和均匀性，因为照射到“盲区”的光并不能被利用。对于常规的微透镜阵列结构，微透镜不论如何排列“盲区”总是不可避免的。我们可以通过改变微透镜的结构，如将透镜底面由圆形设计成多边形比如三角形、正四边形或者正六边形等，这种形状的微透镜按照不同的排列方式组合，其填充因子理论上能够达到近乎100％，这就是异形微透镜阵列【6】，这对“盲区”的变小有很大的实际指导意义【6’7]。基金项目；陕西国防

4、r业职业技术学院院级课题一4D打印成型创新技术探索(Gfy15一09)收稿日期：2015—12—10稿件编号：1512—1158作者简介：刘伟(1979一)，男，讲师；主要从事机械制造、熔融沉积方面的基础研究．1微透镜阵列及其应用现如今，科技越来越发达，微透镜阵列中的折射型已成为新的研究方向，因为其有质量轻、体积小等特点。而且折射型微透镜阵列器件的作用越来越大，比如在shack．Hartmann波前传感器【8]、人工复眼‘91、CcD¨01以及线性光学扫描系统⋯1中，其原理分别如图1．a-d所示。疆斟c·到坪、f复眼(11)线性

5、光学{__j捕系统。矧。。。，～■，coa吣sj旺封翟amlcroIensar『avcoanngs—什广+—l苣习弭孓F3===当m删高eiave昂卜；：：己协。产。rs刭翻ecc呲。。】匕壬至磊i一飞Hr薪ane图1微透镜阵列应用从以上关于微透镜结构、应用的研究情况来看，通过改变微透镜阵列单元形状，从而微透镜阵列的排列特征得以改变，这样微透镜阵列的填充因子可以提高，微透镜阵列的透光效果可以改善，微透镜阵列的应用范围得到扩大。10oFMT中国铸造装备与技术3／2016Review专题综述2微透镜阵列的制造方法早在20世纪初，人们

6、就开始研制并利用微透镜阵列的技术，提出了猫眼透镜板技术””。但是，其制作技术在当时很难达到较高的水平。随着科学技术的发展，相继出现了多种制造微透镜阵列的方法”21，比如微加工表面技术、热压成形法、光诱导交联聚合、溶胶．凝胶法和微喷打印法、反应离子刻蚀法、电子束刻蚀、激光刻蚀法、化学气象沉积法等。下面将其中比较常用的方法分别加以介绍。(1)熔融光刻胶法熔融光刻胶法的特点是工艺简单，工艺参数稳定，对材料、设备要求不高，容易复制，其工艺流程为(1)紫外曝光，要求光刻胶板在掩膜遮蔽下进行；(2)显影和清洗；(3)热熔成型【l31。其工艺

7、过程如图2所示。“◆“◆一曲，。。_mmaskcv№dersEj‘iE，◆已竺图2用熔融光刻热熔法制备微透镜阵列的工艺过程然而利用这种技术制备微透镜阵列也有自身的局限性【l41，主要其本身的光学性能不好，不适于作为微透镜结构的材料【15。。(2)反应离子束刻蚀技术反应离子束蚀刻方法是采用离子轰击溅射和化学反应相结合的原理进行的。其特点是在横向上没有扩蚀现象。但是需要选择合理地控制参数，刻蚀的表面质量才能好¨61。(3)微喷打印法早在1833年，saVan发现从喷嘴中流出来的液体可以形成相同大小的液滴这一现象，并由LordRayI

8、eigh和Weber用数学方法描述出来。在20世纪50年代，HanseU观察到了液滴，其实通过电机诱导压力波产生的。该方法的特点成本较低，灵活性很强¨7]。(4)飞秒激光加工法飞秒是10。l5s。飞秒激光的脉冲宽度或者脉冲持续时间在飞秒量级，而传统激光的脉冲宽度