[发明专利]一种微透镜镜组阵列系统及制备方法

说明书

本发明公开了一种微透镜镜组阵列系统及其制备方法，其特征在于，其包括：承载体；微透镜镜组阵列层，所述承载体表面至少设有两组微透镜镜组阵列层，所述微透镜镜组阵列层包括若干微透镜，且至少一组微透镜镜组阵列层表面设有聚合物材料，所述聚合物材料与所述微透镜镜组阵列层的材料折射率之差绝对值为0.01~0.3；其中，一所述微透镜镜组阵列层中的微透镜与另一所述微透镜镜组阵列层中的微透镜相互对准，且所述对准误差不大于微透镜开口口径的10%。本发明提出一种微透镜镜组阵列系统，其有若干光学功能面，不易被测量和复制；并且，光学性能不受污染物的影响；采用的压印和填充方法，制备效率高，因而适合制作大幅面微透镜阵列薄膜器件。

技术领域

本发明涉及微透镜的技术领域，更具体地讲，本发明涉及一种微透镜镜组阵列系统及制备方法。

背景技术

自上世纪80年代起，光学技术的发展使得信息的传输、存储、显示和处理发生了根本性的变化。微光学技术及器件是发展最快的领域之一。微透镜阵列作为最重要的一类微光学元器件，不但极大减少了传统透镜的体积，而且具有许多独特的光学性质，在光电行业具有广泛的应用，如扩散、整形、均匀、聚焦、成像等。

金刚石切削是传统制作微透镜阵列的方法。然而，加工设备昂贵，需要复杂的运动误差控制反馈系统。切削刀具成本高且易损坏，难以在大幅面上的实现高均匀度和低粗糙度，因此通常只被用来制作小面积微透镜阵列模版。麻省理工学院(MIT)的C. R. Forest等提出微锻造技术，虽然改善了粗糙度，但切削和抛光两次处理增加了保证机械运行误差的难题，运行效率低，在文献[] C. R. Forest, M. A. Saez, I. W. Hunter,Microforging technique for rapid, low-cost fabrication of microlens arraymolds, Applied Optics, 46(36), pp. 8668-8673, 2007.中只给出了口径1mm微透镜阵列的实验结果。

目前，用于制作微透镜阵列的方法主要有热融回流法、打印法、光敏玻璃法、离子交换法等。热融回流法是目前制作微透镜阵列最成熟的方法。利用熔融液体冷却时表面张力作用自然地形成微透镜形状，因而粗糙度小。近年来随着半导体光刻工艺的不断进步，热回流法结合光刻或者激光直写技术，将光刻胶作为熔融介质，制得高占空比的微透镜阵列，口径范围从数百微米到小于10微米。

上述的微透镜阵列，受其制作方法限制，通常只具有一个光学功能面，并且容易被测量和复制，从而引起的像差、球差等成像缺陷，这在很大程度上限制了微透镜阵列在更为精密的光学系统中的应用。2016年Nature Photonics （[] T. Gissibl, S. Thiele, A.Herkommer, and H. Giessen, Two-photon direct laser writing of ultracompactmulti-lens objectives, Nature Photonics,10(8), 554-560, 2016.）报道了一种口径100微米微透镜物镜，采用双光子激光直写制作，有5个光学功能面，矫正了像差，具备优良的光学传递函数，在光纤系统、量子芯片、机器视觉等对成像器件的集成和品质有较高要求的光学系统中有广泛应用。但双光子激光直写技术制备效率低，不适合制作大幅面微透镜阵列器件。

针对上述问题，结合紫外压印技术，本发明提出一种微透镜镜组阵列系统及其制备方法。其有若干光学功能面，不易被测量和复制；并且，光学性能不受污染物的影响；采用的压印和填充方法，制备效率高，因而适合制作大幅面微透镜阵列薄膜器件，例如基于微透镜阵列的莫尔成像器件。

发明内容

基于此，有必要提供一种微透镜镜组阵列系统及其制备方法以解决上述的技术问题。

本发明的一个技术方案是：

一种微透镜镜组阵列系统，其特征在于，其包括：

承载体；