扩展微透镜数值孔径范围的阶梯光刻热熔法研究

在微透镜阵列的光刻热熔制作法中，临界角效应严重影响了微透镜的制作范围和面形质量。在对临界角效应定性研究的基础上，提出了用阶梯光刻熔法来扩展热熔型微透镜阵列的数值孔径范围。实验结果表明，采用这一方法制作的微透镜，其单元孔径范围扩展为５０￣９００μｍ，相对口径范围扩大到为Ｆ／１￣Ｆ／１０，并有效地改善了临界角效应对大孔径微透镜面形质量的影响。     

用光敏玻璃制作微透镜列阵

对特种光敏玻璃及其微透镜列阵的成型机理及制作工艺进行了研究。采用六角密排结构，在远紫外线下曝光，问时进行热循环处理，成功制作出直径为４００μｍ、表面凸起高度达９．０μｍ的微透镜列阵。     

激光直接光刻制作微透镜列阵的方法研究

介绍了利用激光直接光刻制作８相位台阶菲涅尔衍射微透镜列阵的工艺方法，并对元件的衍射效率及光刻过程中的制作误差进行了分析，透镜列阵在小形Ｓｈａｃｋ－Ｈａｒｔｍａｎｎ波前传感器中得到了应用。     

连续表面微透镜列阵元件检测

系统分析了连续表面微透镜列阵的几何参量和光学性能的检测方法和评价标准,针对典型的折射型聚焦列阵元件,给出其结构尺寸及光学性能的测试结果,两者结果一致.从而建立了一套通过测试元件的几何参量、加工误差及光学性能指标来综合评估微光学元件性能的方法.     

衍射微透镜列阵在Shack-Hartmann波前传感器中的应用

菲涅耳衍射微透镜列阵是目前广泛应用的衍射光学元件之一,它是基于衍射原理,由计算机设计,并通过微细加工技术制作成的.本文介绍了8相位台阶菲涅耳衍射微透镜列阵的制作方法,并描述了一个用16×16微透镜列阵形成的小型 Shack-Hartmann 波前传感实验系统,用该系统可对入射波前进行测量和重建.     

菲涅耳微透镜行列阵衍射效率的测试与分析

归纲了目前二元位相型菲涅耳微透镜列阵衍射效率测试中所用各种衍射效率的不同定义，提出规范定义的建议。并设计了测量衍射效率的系统，方法简单易行，适于测试具有微小单元尺寸的菲涅耳微透镜列阵的衍射效率。     

用于近场集成光学头的面阵平面微透镜

讨论了采用常规的光刻热熔法及灰度掩模技术制作非梯度折射率型平面折射和平面衍射微透镜的情况。定性地分析了在不同的工艺条件下可能得到的平面端面微光学器件的种类和形貌特征。给出了在石英衬底表面通过光刻热熔工艺和氢离子束蚀刻所得到的球面及圆弧轮廓特征的凹形掩模的SEM照片 ,并对用于近场集成光学头的平面微透镜和半导体激光器的集成结构作了初步分析。利用这一技术所制成的平面折射微透镜可以很方便地与半导体光源等器件匹配耦合及集成固联     

微透镜阵列的铸塑复制技术

在光刻热熔成型以及电铸复制得到的微透镜阵列镍板基础上,采用静态铸塑技术,得到了高质量的PMMA微透镜阵列。本文介绍了静态铸塑的聚合反应理论基础、模具设计以及工艺过程。最后对微透镜阵列的复制精度进行分析,结果表明复制精度优于0.5μm.     

红外微透镜阵列及其与MCT红外焦平面的集成

针对中短波碲镉汞（MCT）红外焦平面探测器的使用要求,设计了用于混合集成和单片集成且尺寸大小与探测器像元结构匹配的方形底折射微透镜阵列。采用热熔成形和（反应）离子柬刻蚀转移技术制作了多种红外材料微透镜,如Si、Ge、GaAs、蓝宝石以及红外玻璃（IRG-103和IRG-104）微透镜。针对混合集成和单片集成的不同要求,选用多种光刻胶如AZ6112和AZ6130等不同厚度的胶以及SUN-120P低熔点正型光刻胶,进行热熔和刻蚀实验,遴选分别适用于混合和单片集成的光刻胶。优化光刻胶和衬底材料的刻蚀速率比,得到高填充因子和合适光学参数的微透镜阵列。探究了SUN-120P低熔点正型光刻胶的特性和通过离子柬刻蚀转移视线实现零间距透镜的工艺。最后介绍了与MCT红外焦平面阵列器件的集成方式和工艺进展。     

二元微透镜阵列在密集多载波波分复用器中的应用

介绍了采用位相平衡设计法设计优化的二元微透镜阵列，并应用于工作波长为１．５３６￣１．５６４μｍ，通信间隔４ｎｍ的８通道光栅型密集波分复用器。设计并计算了二元微透镜各单元的位相结构和接收光纤端面上的衍射远场分布，最后讨论了当采用单模和多模接收光纤时，二元微透镜阵列部分引入的损耗及其在多模接收光纤中激起的基模比例。     

用按需滴定技术制备聚合物微透镜阵列

采用高分子聚合物-单体混合溶液按需滴定-原位热聚合的新方法制作折射微透镜及其阵列.制备透镜的主要材料是甲基丙烯酸甲酯及其聚合物.制备的微透镜直径在1 mm～3 mm范围内,矢高为100 μm～400 μm,透镜焦距在1 mm～4 mm之间.所得微透镜在波长λ=1.55 μm处有很好的光学透过率(90%),适于作光通信耦合器件.用AFM-Ⅱ型原子力显微镜测得微透镜阵列的表面粗糙度Ra约等于0.9 nm,并通过液体的表面张力理论分析了微透镜的形成机理.     

微透镜阵列反应离子束蚀刻传递研究

提出了一种微透镜阵列复制的新方法－反应离子束蚀刻法（ＲＩＢＥ）它在工作原理和参数控制等方面较传统的蚀刻方法有很大的先进性，能够实现蚀刻过程的精确控制，本文详细阐述了反应离子蚀刻过程中的蚀刻选择性的控制方法，通过对各种蚀刻参数的控制，最终实现了微透镜阵列在硅等红外材料上面形传递的深度蚀刻，口径φ１００μｍ的Ｆ／２微透镜阵列在硅基底上的传递精度达１：１．０３，无侧向钻蚀。     

Technique for Monolithic Fabrication of Microlens Arrays Integrated with Infrared CCD

Based on scalar diffraction theory, 8-phase-level 256×256 elements diffractive microlens array with element dimension of 50×33 μm2 have been fabricated on the back-side of PtSi(3～5 μm) infrared CCD. The measurement results indicated that the ratio of the signal-to-noise of the infrared CCD with microlens was increased by a factor of 2.8.     

Technique for Monolithic Fabrication of Microlens Arrays Integrated with Infrared CCD

1　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　　Ｔｈｅｉｎｆｒａｒｅｄｃｈａｒｇｅｃｏｕｐｌｅｄｄｅｖｉｃｅ(ＩＲＣＣＤ )ｓｅｎｓｉｔｉｖｅｆｒｏｍ 3ｔｏ 5μｍｈａｓｎｕｍｅｒｏｕｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｎｂｏｔｈｍｉｌｉｔａｒｙａｎｄｃｉｖｉｌｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ[1] .Ｔｏ ｇｅｔｌａｒｇｅａｒｒａｙＩＲＣＣＤ ,ｒｅｃｅｎｔｔｒｅｎｄｓｉｎＩＲＣＣＤｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｒｅｔｏｒｅｄｕｃｅｂｏｔｈ ｐｉｘｅｌｓｉｚｅａｎｄｔｈｅａｃｔｉｖｅａｒｅａ .Ｗｈｅｒｅａｓｔｈｅｆｏｒｍｅｒｉｎｃｒｅａｓｅｓａｒｒａ…     

用于红外焦平面的正方形孔径球面微透镜阵列研究

针对目前红外焦平面光敏阵列中存在的占空比小、光能利用率低的实际问题,展开了正方形孔径球面微透镜阵列制作及其与红外焦平面阵列集成应用的研究.本文从红外焦平面光敏阵列特点入手,对比分析了正方形孔径相比于传统圆形孔径微透镜阵列在光能利用上的优势.提出正方形孔径微透镜阵列激光直写变剂量曝光制作技术,建立光刻胶曝光数学模型和正方形球面微透镜面型函数,以此为基础,编制直写设备变剂量曝光控制软件;利用长春理工大的学复合坐标激光直写系统和等离子刻蚀机进行相关工艺实验,制作了阵列256×256、单元尺寸40×40μm2、球面半径60μm、单元间距1μm的红外石英微透镜阵列;并将其与相应阵列的碲-镉-汞红外光敏阵列进行集成.结果表明:微透镜的占空比达到95%,红外焦平面光能利用率从原来的60%提高到90%以上.由此得出结论:变剂量曝光制作微透镜技术是可行的,正方形孔径球面微透镜阵列代替圆形孔径微透镜阵列,对于提高红外探测器的灵敏度、信噪比、分辨率等性能具备明显优势.     

微透镜用于高Tc超导薄膜红外探测器的设计与讨论

通过分析现有的基于在高温超导体超导转变温区的热效应及光子效应的薄膜型器件的结构特 点和光电特性,讨论了利用单片折射型微透镜进行高温超导薄膜红外探测器光电响应性能改 善的可行性,给出了几种典型的可与高温超导薄膜红外探测器耦合的单片面阵硅折射型微透镜阵列的SEM测试结果及主要的几项参数指标。     

用于红外焦平面的正方形孔径球面微透镜阵列研究

针对目前红外焦平面光敏阵列中存在的占空比小、光能利用率低的实际问题,展开了正方形孔径球面微透镜阵列制作及其与红外焦平面阵列集成应用的研究.本文从红外焦平面光敏阵列特点入手,对比分析了正方形孔径相比于传统圆形孔径微透镜阵列在光能利用上的优势.提出正方形孔径微透镜阵列激光直写变剂量曝光制作技术,建立光刻胶曝光数学模型和正方形球面微透镜面型函数,以此为基础,编制直写设备变剂量曝光控制软件;利用长春理工大的学复合坐标激光直写系统和等离子刻蚀机进行相关工艺实验,制作了阵列256×256、单元尺寸40×40 μm²、球面半径60 μm、单元间距1 μm的红外石英微透镜阵列;并将其与相应阵列的碲-镉-汞红外光敏阵列进行集成.结果表明:微透镜的占空比达到95%,红外焦平面光能利用率从原来的60%提高到90% 以上.由此得出结论:变剂量曝光制作微透镜技术是可行的,正方形孔径球面微透镜阵列代替圆形孔径微透镜阵列,对于提高红外探测器的灵敏度、信噪比、分辨率等性能具备明显优势.     

Fabrication of Refractive Microlens Array with no Dead Area

ＦａｂｒｉｃａｔｉｏｎｏｆＲｅｆｒａｃｔｉｖｅＭｉｃｒｏｌｅｎｓＡｒａｙｗｉｔｈｎｏＤｅａｄＡｒｅａＣＨＥＮＢｏＧＵＯＬｕｒｏｎｇＴＡＮＧＪｉｙｕｅＺＨＥＮＨｏｎｇｊｕｎＰＡＮＧＬｉｎｇＴＩＡＮＷｅｉｊｉａｎ（ＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＯｐｔｉｃｓＲｅ...     

精确控制大数值孔径微透镜列阵面形的显影阈值方法

提出了一种可对大矢高、非球面微透镜阵列面形进行精确控制的新方法。针对不同面形的微透镜阵列，该方法首先对光致抗蚀剂表面的曝光分布进行设计，然后，利用光致抗蚀剂显影过程中的阈值特性，对微透镜的面形实行控制。当抗蚀剂显影速率接近0时，即可获得设计的微透镜面形。该方法不仅大大提高了微透镜阵列矢高的加工范围，而且还减小了光刻材料显影特性对微透镜面形的影响，提高了微透镜阵列的面形控制精度，在实验中获得了矢高达114μm的微透镜阵列。最终实现了大浮雕深度、大数值孔径、非球面微列阵光学元件的面形控制。