[发明专利]曲面表面的微透镜阵列及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种曲面表面的微透镜阵列的制备方法，属于材料微结构及其制备技术领域。

背景技术

微透镜阵列是现代光学中的重要元件。微透镜阵列可以矫正光束、光连接、成像，因此在显示、信息处理、微光刻等领域获得了广泛的应用。而曲面表面的微透镜阵列具有特殊的应用，如大视野的光学探测、高速物体的判定与识别等。目前，曲面表面的微透镜阵列的制备是一个技术难点，常规的微透镜阵列的制备方法均为平面制备工艺，难以直接应用到曲面表面的微透镜阵列的制备当中。因此，需要通过改进微加工设备与工艺、寻求新的制备技术与方法获得曲面表面的微透镜阵列。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种曲面表面的微透镜阵列的制备方法，所得微结构材料可以在光学、光电、信息等领域获得广泛应用。

技术方案：本发明所述的一种曲面表面的微透镜阵列，微透镜阵列分布在曲面上，各微透镜之间相互隔离，隔离的材料为有机、无机、金属材料中的一种或任意组合，每个微透镜的直径为10～1000μm。

本发明所述的曲面表面的微透镜阵列的制备方法，包括以下步骤：

(1)将直径为10～1000μm的柱状聚合物纤维I的表面包覆一层厚度为500nm～100μm的有机、无机或金属薄膜；

(2)将包覆后的聚合物纤维I组装成设计的有序结构后，在间隙之间填充聚合物II形成复合结构；

(3)将上述复合结构沿垂直于聚合物纤维I的轴向方向切成5～1000μm厚度的薄片，然后将薄片转换为弯曲表面的微透镜阵列。

其中步骤(1)中所述的聚合物纤维I的材料和步骤(2)中所述的聚合物II的材料为聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、或聚碳酸酯等高透光率聚合物。

步骤(1)中所述的包覆方法为化学镀，电镀，溶胶凝胶法，或涂覆，或以上方法任意组合。

步骤(2)中所述的填充方法为熔融填充法、融化填充法、聚合填充法、溶胶凝胶法、灌注法，或以上方法任意组合。

步骤(3)中所述的将簿片转换为弯曲表面的方法为热熔法、溶剂法，或以上方法任意组合。

有益效果：本发明与现有技术相比，其显著优点是：(1)可获得弯曲表面上的微透镜阵列。(2)结构可控。(3)成本低廉，工艺简单可靠并可行。

附图说明

附图是典型的曲面表面的微透镜阵列的制备示意图。其中，步骤a)纤维包覆；步骤b)纤维组装；步骤c)填充；步骤d)切片；步骤e)转变为曲面表面的微透镜阵列。

具体实施方式

实施例1：将直径为1000μm的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)纤维表面通过电镀包覆一层厚度为100μm的镍金属层，然后将其组装成有序结构后通过熔融方法填充PMMA形成金属-聚合物复合结构，沿着垂直纤维轴向的方向切成1000μm的薄片，将其置于弯曲衬底上加热至150℃，即可形成弯曲表面的微透镜阵列。

实施例2：将直径为250μm的聚苯乙烯(PS)纤维表面通过化学镀包覆一层厚度为5μm的铜金属层，然后将其组装成有序结构后通过聚合方法填充聚苯乙烯(PS)形成金属-聚合物复合结构，沿着垂直纤维轴向的方向切成200μm的薄片，将其置于弯曲衬底上加热至150℃，即可形成弯曲表面的微透镜阵列。

实施例3：将直径为200μm的PS纤维表面通过化学镀包覆一层厚度为5μm的铜金属层，然后将其组装成有序结构后通过溶液填充法填充聚合物PS形成金属-聚合物复合结构，沿着垂直纤维轴向的方向切成100μm的薄片，将其置于CHCl₃气氛下的弯曲衬底上1h，即可形成弯曲表面的微透镜阵列。

实施例4：将直径为10μm的PMMA纤维表面通过化学镀包覆一层厚度为1μm的镍金属层，然后将其组装成有序结构后通过本体聚合方法填充聚合物PS形成金属-聚合物复合结构，沿着垂直纤维轴向的方向切成10μm的薄片，将其置于弯曲衬底上加热至150℃，即可形成弯曲表面的微透镜阵列。

实施例5：将直径为500μm的PS纤维表面通过涂覆包覆一层厚度为3μm的氟树脂涂层，然后将其组装成有序结构后通过溶液填充法填充聚合物PMMA形成金属-聚合物复合结构，沿着垂直纤维轴向的方向切成300μm的薄片，将其置于丙酮气氛下的弯曲衬底上30min，即可形成弯曲表面的微透镜阵列。