实时动态数字光刻技术制作微透镜阵列的研究.pdf

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1、学校代码10406分类号TP391.4密级学号080080401004题目实时动态数字光刻技术制作微透镜阵列的研究作者付裕芳学科、专业精密仪器及机械指导教师高益庆教授申请学位日期2011年6月学校代码：10406分类号：TP391.4学号：080080401004南昌航空大学硕士学位论文（学位研究生）实时动态数字光刻技术制作微透镜阵列的研究硕士研究生：付裕芳导师：高益庆教授申请学位级别：硕士学科、专业：精密仪器及机械所在单位：测试与光电工程学院答辩日期：2011年6月授予学位单位：南昌航空大学Researchoffabricatingmicro

2、-lensarrayusingreal-timedynamicdigitallithographyADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterOnPreciseInstrumentandMachinebyYu-FangFuUndertheSupervisionofProf.Yi-QingGaoSchoolofMeasuringandOpticalEngineeringNanchangHangkongUniversity,Nanchang,ChinaJune,2011摘要随着微结构光学的发展，微结构光学器件

3、正向微型化、阵列化、集成化方向发展。微细加工技术的不断提高和改进，器件尺寸也越来越小，为微结构光学阵列发展创造了条件。由于微透镜阵列可以高速、并行地处理光信息，已被广泛应运于国防、军事、信息处理、生物医学等领域，其相关的设计与制作也成为人们研究的热点之一。微光学在设计理论和制作方法上的改进，光刻技术也逐渐从有掩模时代发展到无掩模时代。数字化无掩模光刻技术凭借其成本低、无套刻误差和实时、有效、灵活的制作特点，已受到越来越多的重视。本论文基于DMD(DigitalMicromirrorDevice)数字光刻制作系统，研究了一种微透镜阵列的设计与制作

4、的方法。其主要工作如下：首先，根据目前国内外数字光刻技术的发展状况，通过对DMD芯片的深入分析，提出了一种基于DMD数字光刻技术制作微透镜阵列的方法。其次，介绍基于数字旋转掩模和数字移动掩模的实时动态数字光刻技术。在了解标量衍射理论设计微光学元件的基本理论基础上，根据相位分布函数与浮雕面形函数之间的关系设计微透镜的数字掩模图形。再根据基底形式和有效占空比的需要，利用计算机设计微透镜阵列的排列方式，并利用CorelDRAW绘图软件绘制出微透镜阵列的数字掩模图形。最后，利用实时动态的曝光方法，利用计算机控制微透镜阵列数字掩模图形在曝光平面上绕各自轴

5、心同时匀速旋转或在垂直方向上的匀速运动，最后在光刻胶基板上形成不同的曝光量分布，通过一次性曝光最终得到所设计的微透镜阵列。在实验中验证了数字掩模图形不同的动态变换方式以及对曝光时间的控制，能精确控制曝光量，从而得到完整的微透镜阵列表面轮廓。进一步证明了该方法的可行性与优越性。关键词：微透镜阵列，数字光刻，DMD，实时动态IAbstractWiththedevelopmentofmicroopticalandtheimprovementofmicro-machiningtechnology,thedimensionofmicroopticalel

6、ementsismoreandmoresmall,andtheycanrealizethefunctionsofmicrominiature,arrayandintegration.Almostinallengineeringapplicationfieldssuchasinformationprocessing,military,biomedicineandentertainment,micro-lensarrayareshowingimportantapplicationvalueandwideforegroundbecausetheyca

7、nprocesslightinformationwithhighspeed.Thedesignandfabricationofmicro-lensarrayhasbecomeoneofthemostpopularresearchesinrecentyears.Photographytechnologyexperiencedthedevelopmentfrommaskeratonon-maskerabecauseoftheimprovementofdesigntheoryandfabricationmethod.Digitalphotograph

8、yhavemanyadvantagessuchassavematerialstoreducethecost,easytofabricate,highp