[发明专利]一种微透镜的制作方法

说明书

本发明公开了一种微透镜的制作方法，是通过压力控制微型喷头形成凸起的紫外固化胶液滴形状，经接触转移定量液滴到光纤端面或其它衬底表面，由于表面张力作用使光纤端面或其它衬底表面的液滴自然形成球形透镜形状，再经过固化得到微透镜。本发明的方法既可以在光纤端面、也可在其它任意材料表面制作微透镜，不仅可制作单透镜，也可制作透镜阵列，可实现微透镜的批量制作，所制作光纤微透镜损耗低。

技术领域

本发明涉及一种微透镜的制作方法，尤其涉及一种光纤微透镜的制作方法。

背景技术

从20世纪末微光学技术的迅速发展，传统光学的重要器件之一—透镜，也变得更加微型化和多功能化，出现了微透镜及其阵列。微透镜尺寸小，易集成，被广泛应用于光学复眼技术、光互连、光学耦合以及显微成像等领域。

为使结构更加紧凑，光纤微透镜应运而生，其是一种在光纤端面上直接制作的微透镜，一般透镜直径在微米量级，实现光纤输出光束的准直和聚焦，广泛应用于光传输、光纤传感和光纤耦合等方面。

目前，制作微透镜的方法主要包括精密机械加工和研磨法、化学腐蚀法等。精密机械加工和研磨法，是利用精密加工设备(如光纤端面研磨机)对光纤进行机械和研磨加工，如 CN201310232042.3专利中所提出的对塑料光纤进行先精密机械加工、再精细研磨的方法制作光纤端面微透镜，这类方法对机械加工和研磨设备加工精度要求高、控制难度大，难以实现批量化制作，且成本高。化学腐蚀法制作光纤端面微透镜是通过氢氟酸等蚀刻液对光纤端面进行刻蚀，利用纤芯和包层的刻蚀速度差异，形成光纤锥状透镜，由于化学腐蚀速度控制难度大，其锥形控制困难，且光纤经腐蚀后表面粗糙，所形成光纤锥透镜存在较大光损耗。

专利CN201610575005.6中提出了采用喷墨打印方法，将固化胶等液体滴到过腐蚀的光纤端面形成的凹坑中，再经过加热或光固化的方法制作光纤端面微透镜的方法。由于采用喷墨打印技术进行液滴喷涂，其对制作透镜材料的液体粘度有限制，如：一般喷墨打印设备打印直径小于100微米液滴时，液体粘度系数不能超过100cps，否则无法使用喷墨打印设备进行加工，这极大的限制了这种方法制作微透镜的材料选择。此外，由于微透镜制作需对光纤进行腐蚀，形成凹坑后才能将微透镜定位在光纤纤芯位置，这意味着该方法制作的微透镜限定在光纤端面，而无法实现在任意材料表面微透镜制作。且由于光纤端面存在腐蚀形成的凹坑，这会导致高附加损耗，将限制这种光纤微透镜实际应用价值。

因此，有必要开发一种简单的微透镜制造方法，以解决现有微透镜制造方法所存在上述问题。

发明内容

为避免上述现有技术所存在的不足，本发明的目的在于提供一种微透镜的制作方法

本发明为实现发明目的，采用如下技术方案：

一种微透镜的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1)、滴定过程

使用空气压缩机通过气管控制微型喷头内压力，使紫外固化胶在喷头喷嘴处凸起呈圆弧状，通过微位移平台控制紫外固化胶圆弧顶部与目标衬底上的目标位置接触并将定量紫外固化胶转移到目标位置，紫外固化胶液滴在表面张力作用下自然形成球形透镜形状；

步骤2)、固化过程

将紫外光经紫外导光纤维引入照射到目标衬底表面的紫外固化胶液滴，使其固化，从而形成微透镜。

进一步地，所述目标衬底可为任意材质的衬底，也可为光纤，光纤微透镜的制作方法包括如下步骤：

步骤1)、滴定过程

使用空气压缩机通过气管控制微型喷头内压力，使紫外固化胶在喷头喷嘴处凸起呈圆弧状，通过微位移平台控制紫外固化胶圆弧顶部与光纤端面进行接触并将定量固化胶转移到光纤端面纤芯位置，光纤端面的紫外固化胶液滴在表面张力作用下自然形成球形透镜形状；