[发明专利]可控焦距液体透镜阵列的制作方法

说明书

本发明涉及一种可控焦距液体透镜阵列的制作方法，通过控制滴入硅胶基底的硅油液体质量大小，控制单个微透镜的折射面曲率和透镜焦距。通过对实验过程中对温度的控制，制作平凸或双凸两种透镜形状。通过位移平台，控制阵列中微透镜的排布和个数。本发明中涉及的制作方法可适用于更大面积的液体微透镜阵列的制备。制作周期短，制作成本低，制作方法简便。本发明的成品，抗挤压能力强，焦距可控，阵列规整。本发明可实现透镜焦距可控，反应速度快，成像品质优良。本发明可广泛适用于光伏电池，微流体装置，三维成像，单分子成像，人造复眼和光耦合器件等领域。

技术领域

本发明涉及一种光学器件制作技术，特别涉及一种可控焦距液体透镜阵列的制作方法。

背景技术

可控焦距阵列透镜在光伏电池，微流体装置，三维成像，单分子成像，人造复眼和光耦合器件等领域有着广泛的应用。传统微透镜阵列一部分是通过微切除的方法制作，如激光烧蚀和离子束切割等。这种切除方法，通过在三维模型上进行雕刻，从而产生微透镜阵列。但通过这种激光烧蚀和离子束切割的方式制作的微透镜阵列，在材料拥有较高的光滑度时，难以去除级联，造成微透镜折射面的不光滑。因此，此种方法制作出来的微透镜阵列，难以用于高精确度光学系统之中。

此外，喷墨打印技术，激光诱导聚合物溶胀技术以及热回流技术也同样是传统制作微透镜阵列的方法。这些技术虽然可以制作较高光滑度的透镜折射面，但它们都成本高昂。这些方法制作的透镜阵列，其透镜的折射率可控，但都受限与入瞳大小和入瞳距。这些传统方法制作出的透镜，在设定特定焦距的时候，将不可避免的影响微透镜的入瞳参数。由于上述原因，这些方法制作出来的微透镜阵列，使用范围有限。

发明内容

本发明是针对现有的微透镜阵列制作技术中存在的问题，提出了一种可控焦距液体透镜阵列的制作方法，是一种表面光滑度高，阵列微透镜焦距可控，透镜焦距与入瞳参数无关的微透镜制作方法。

本发明的技术方案为：一种可控焦距液体透镜阵列的制作方法，具体包括如下步骤：

1）配置硅胶基底：

采用聚二甲基硅氧烷PDMS混合液作为基底，硅胶基料与固化剂按照质量比10：1进行配制，两者按量混合后，充分搅拌5分钟，使混合液浓度均匀；

2）抽真空：

首先，将配置好的PDMS基底，放入真空箱中，反复抽真空，直到混合硅胶基底液中无明显气泡为止，将基底拿出，放在水平试验台上；

然后，使用注射器抽取一定体积的硅油液体，放入真空箱中，抽取硅油液体中的气泡，抽真空完成后，将注射器固定在可调流速的注射泵上，润湿导管，准备滴液；

3）调控透镜初始焦距

抽真空后的PDMS基底置于微米级二维水平位移平台上，注射器固定在可调流速的注射泵上，注射器出口通过导管伸至PDMS基底上方，根据所需透镜焦距，选择合适孔径的出液针头连接在导管末端，在设定范围内，所选针头孔径越大，通过针头滴出的单个油滴质量越大，得到的为微透镜折射面曲率越大，焦距越长；

4）平凸-液体透镜阵列制作：

注射器出口通过导管伸至PDMS基底上方，导管末端连接出液针头，调整水平位移平台与可控流速的注射泵之间的相对位置，调整注射泵注射速率，使滴液速率与位移平台移动速度相适应，根据设定的阵列个数和方向，调整位移平台，进行滴液，直至滴液完成后，关闭注射泵，静置10分钟；

5）加热固化：

将阵列完成后的硅胶基底，平稳放置在恒温加热箱中，设置温度为80摄氏度，恒温烘烤时间2小时，完成制作。