采用一種優(yōu)化方法來減少AMLA輪廓與所需輪廓的偏差

微透鏡陣列（MLA）作為一種由二維微尺度透鏡陣列組成的結(jié)構(gòu)，因其獨特的光學性質(zhì)和廣泛的應用，而受到學術(shù)界和工業(yè)界的關(guān)注。

近年來，MLA逐漸涉足多種應用領域，如波前傳感、虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實顯示、光束整形、微寬視角成像、光場相機、光通信等諸多新興應用。

然而，使用傳統(tǒng)的MLA制造方法，如熱回流焊，噴墨和自組裝，很難直接用所需的排列和輪廓制造非球面微透鏡陣列（AMLA），這決定了AMLA的光學性能。同時，自上而下書寫引起的碎片、地形控制困難和工藝復雜性等缺點阻礙了這些方法的大規(guī)模商業(yè)化。

在《光：先進制造》雜志上發(fā)表的一篇新論文中，由武漢大學技術(shù)科學研究所先進光刻國家重點實驗室桂成群教授領導的科研團隊，通過單光束曝光DLWL證明了AMLA的制造和表征，可以滿足光學性能的高要求。



為了控制輪廓，我們研究中采用了一種優(yōu)化方法來減少AMLA輪廓與所需輪廓的偏差。平行和散射光源用于測試AMLA的不同光學性能，結(jié)果與我們的設計非常吻合。

由于我們方法的高度靈活性，具有不同填充因子和離軸AMLA的AMLA也可以通過一步法光刻技術(shù)輕松制造。

最后，利用上述技術(shù)制備了一種柔性薄膜自動立體顯示器，展示了一種低成本提供柔性全息顯示的新方法。

a. 離軸 MLA 的示意圖。b. 制造的離軸MLA的三維形貌。c. 實驗捕獲的工作波長為635nm的聚焦點陣。d. 通過掃描電鏡 e-f. SEM照片在MLA的部分視圖中表征離軸MLA，填充因子為90.7%和100%。

與傳統(tǒng)的MLA制造方法相比，這種先進的光刻技術(shù)在設計上具有很高的靈活性，可以顯著提高許多基于MLA的功能器件的性能。這些科研人員總結(jié)了這種先進的光刻技術(shù)的優(yōu)勢和應用前景。

“我們展示的AMLA尺寸為30x30mm2可在8小時36分鐘內(nèi)制造，對應于超過100毫米的高速寫入2/小時。事實上，我們可以制造面積大于500×500毫米的MLA。同時，通過三維光學接近校正（相對輪廓偏差低至0.28%）成功優(yōu)化了制造的AMLA的輪廓，平均表面粗糙度低于6nm?！?/p>

他們補充說：“它具有許多應用前景，例如激光光束整形器和波前傳感器。例如，為了實現(xiàn)自由曲面光束整形器，MLA內(nèi)部的微透鏡應不規(guī)則對齊（即聚焦的點陣列隨機分布），這需要復雜的灰度掩模用于其他方法。使用具有高度制造自由度的激光直接寫入光刻技術(shù)，我們可以直接制造離軸MLA以生成不發(fā)光的點陣列，而無需復雜的灰度掩模?！?

科研人員說：“所提出的基于直接激光書寫光刻的AMLA制造方法不僅可以降低制備復雜形貌MLA的難度，而且非常適合工業(yè)化生產(chǎn)。這可以大大降低由微透鏡組成的設備的制備成本，例如內(nèi)窺鏡、紅外探測器、全息顯示器、光學耦合器等。因此，它將對醫(yī)療、救援、光通信、軍事和許多其他相關(guān)領域產(chǎn)生重大影響”。

審核編輯：劉清