平面微透镜的表面凸起现象分析

介绍了用离子交换法制得的平面微透镜的表面凸起现象,建立了分析这一现象的理论模型并给出了计算凸起程度的公式。平面微透镜的表面凸起有利于提高数值孔径和缩短交换时间,我们将它引入了平面微透镜阵列的设计和制作中并获得了良好的结果。     

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。     

基于方形孔径微透镜阵列二维叠栅条纹的微小角度测量

提出了一种利用方形孔径微透镜阵列和微图形阵列产生的二维叠栅条纹测量微小角度的方法。分析了不同尺寸阵列产生的二维叠栅条纹的节距变化规律,推导了微小旋转角度的表达式,对叠栅条纹的节距与阵列夹角之间的关系进行了理论分析与实验测量。研究结果表明,当微图形阵列的窗口边长小于微透镜阵列的透镜元宽度时,叠栅条纹的节距变化较平缓,且对微图形与微透镜阵列间的夹角θ的变化较敏感,这有利于提高测量结果的准确性;当微图形阵列的窗口边长为0.3mm,微透镜阵列的透镜元宽度为0.4mm时,节距与夹角θ间关系的实验结果与理论结果总体一致。     

太阳光抽运激光器抽运系统优化

太阳光抽运激光器中,抽运系统提供的太阳抽运光与激活晶体之间的耦合决定了激光输出的总体效率。使用Tracepro软件,建立了菲涅耳透镜、锥形抽运腔二级抽运系统模型,并对该系统进行优化。通过分析菲涅耳透镜焦斑能量沿轴线的分布,得到了锥形腔入射窗口的口径和窗口距菲涅耳透镜的距离。通过改变锥形抽运腔的腔长和锥度,分析晶体棒轴向抽运功率密度分布,得到了锥形腔的最佳结构,并对镜面反射腔和陶瓷腔进行了详细的介绍。     

一种新型光学透镜—自聚焦棒透镜

本文对自聚焦棒透镜的成像特性进行了分析,简单介绍了该种透镜的制作工艺及折射率分布测试手段,并叙述了该透镜的应用及国内外对自聚焦棒透镜的研究发展状况。     

球形透镜表面特性数值分析

球形透镜表面在一些高精度的光学系统变得越来越重要,它们和其他透镜表面一样必须满足一样的质量标准。本文采用数值计算方法分析了球形透镜的表面特性,并以Snell定律为基础,建立了用于计算球形表面特性的公式。通过与已有的球面特性公式进行比较,采用该方法计算球形透镜表面特性的拟合误差小于1μm。     

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。     

二元光学双波段红外成像光谱仪

根据红外辐射的大气窗口特性、二元光学元件特殊的色散特性和多级衍射特性,提出了利用二元光学透镜的新型中波和长波红外双波段成像光谱技术,从理论上阐述了二元光学双波段红外成像光谱仪的基本原理和设计方法,实际例子证明了设计的可行性,利用此方法可研制轻型、价格低廉的双波段红外成像光谱仪.     

脉冲展宽分幅变像管场曲特性研究

介绍了一种脉冲展宽分幅变像管,并对其场曲特性和离轴空间分辨本领进行了分析.该分幅变像管采用多个短磁透镜将产生于阴极的电子图像成像于微通道板接收面.通过模拟仿真对透镜个数成像的场曲特性进行了研究,并通过实验进行了验证.仿真计算结果表明,采用多透镜可有效校正成像系统场曲,提高空间分辨率.当成像比例为1∶1时,在离轴30 mm处单透镜、双透镜、三透镜和四透镜成像面与高斯像面的轴向偏离分别为13 cm、4.7 cm、2.5 cm和1.7 cm.测试结果表明,采用四透镜成像系统的离轴调制度较单透镜提升了约40％.     

周期场透镜的成象特性

由三个或五个透镜元素组成的周期场,可以作为离子透镜使离子束成象。通常它具有比单个透镜元素强得多的聚焦能力(在相同的电压比下)。这种周期场透镜曾用于静电加速器离子源初聚系统中,但它的成象特性尚未有详细的分析。本文提出一种研究这类透镜特性的方法。将周期场看作由若干个透镜元素合成的组合透镜,然后以Ferraris特征行列式求它的基点表示式。作为普遍情况,以浸没透镜作为透镜元素,导得了三个和五个透镜元素的周期场透镜基点表示式。式中只包含透镜元素的基点参量和电极系统的几何参量。式子十分简洁,便于计算,并有足够的精确度。通过解析表示式中各个因子的分析,可以方便地掌握透镜的特性。由短磁透镜组合的周期磁场是上述普遍情况的一个特例。文中以等径小间隙双圆筒透镜为浸没透镜元素,对周期场透镜的特性用导得的基点表示式进行了计算和分析。     

用于近场集成光学头微透镜器件的灰度掩模技术

讨论了制作适用于近场集成光学头中的凸形、凹形微透镜和折衍射复合微透镜的灰度掩模技术。定性地给出了与几种典型的凸形、凹形微透镜和折衍射复合微透镜对应的灰度掩模版的设计实例 ,以及将它应用于光刻操作的情况 ,为采用灰度掩模技术制作适用于近场集成光学头中的微透镜器件奠定了基础。灰度掩模技术在微透镜器件的制作方面具有重要的应用前景 ,有助于简化制备工艺 ,降低制作成本 ,优化微透镜阵列的结构参数。     

凹折射微透镜阵列的离子束刻蚀制作

利用光刻热熔成形工艺及离子束刻蚀制作 12 8× 12 8元凹微透镜阵列。所制硅及石英凹微透镜的典型基本图形分别为凹球冠形、凹柱形和矩顶凹面形。分析了在光致抗蚀剂柱凹微透镜图形制作过程中的膜系匹配特性 ,与制作该种微透镜有关的光掩模版的主要结构参数 ,以及光致抗蚀剂掩模工艺参数的控制依据等。探讨了在凹微透镜器件制作基础上利用成膜工艺开展平面折射微透镜器件制作的问题。采用扫描电子显微镜 (SEM)和表面轮廓仪测试了所制石英凹微透镜阵列的表面微结构形貌。给出了所制石英凹微透镜阵列远场光学特性的测试结果。     

Fabrication of Refractive Microlens Array with no Dead Area

ＦａｂｒｉｃａｔｉｏｎｏｆＲｅｆｒａｃｔｉｖｅＭｉｃｒｏｌｅｎｓＡｒａｙｗｉｔｈｎｏＤｅａｄＡｒｅａＣＨＥＮＢｏＧＵＯＬｕｒｏｎｇＴＡＮＧＪｉｙｕｅＺＨＥＮＨｏｎｇｊｕｎＰＡＮＧＬｉｎｇＴＩＡＮＷｅｉｊｉａｎ（ＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＯｐｔｉｃｓＲｅ...     

Real-time gray-scale photolithography for fabrication of continuous microstructure

A novel real-time gray-scale photolithography technique for the fabrication of continuous microstructures that uses a LCD panel as a real-time gray-scale mask is presented. The principle of design of the technique is explained, and computer simulation results based on partially coherent imaging theory are given for the patterning of a microlens array and a zigzag grating. An experiment is set up, and a microlens array and a zigzag grating on panchromatic silver halide sensitized gelatin with trypsinase etching are obtained.     

多台阶圆形衍射微透镜聚焦性能的矢量分析

给出了基于旋转体时域有限差分法的严格的矢量分析模型,应用该模型分析了多个多台阶圆形衍射微透镜的设计实例.研究了设计参量和制作误差对其聚焦性能的影响.结果表明增加环带数,但保持其他设计参量例如焦距、入射波长不变时,焦点场强增大、焦斑变小、焦深变短;只增加台阶数时,聚光作用加强,但台阶数达到8～10后,聚焦效果趋向稳定,因此建议在实际加工中,台阶数选择8～10.用二元掩模板套刻制作多台阶时,容易产生制作误差.设计了在第三次套刻制成8个台阶过程中产生了对准误差和系统刻蚀误差的两类多台阶微透镜.分析结果表明对准误差对多台阶微透镜聚焦效果的影响较大,加工时要尽量避免,而系统刻蚀误差对多台阶微透镜聚焦效果的影响较小.     

液晶实时掩膜技术制作连续微光学元件

提出制作连续微光学元件的一种新技术———液晶实时掩膜技术 ,阐述了其基本原理和制作方法。基于部分相干光成像理论 ,采用计算机模拟了用实时掩膜制作微透镜和微轴锥镜阵列的过程。同时建立了实验装置进行实验 ,用全色银盐干板 (Kodak 131)通过酶刻蚀得到口径为 118.7μm ,深为 1.32 2 μm的 5 6× 48的轴锥镜的列阵。     

一种新型微透镜阵列成象式投影光刻系统的研究

从理论和实验两方面入手,系统地研究了微透镜阵列的形成原理和制作工艺,分析了微透镜阵列的面形结构,得到了联系微透镜阵列矢高与制作工艺参量的经验公式.并且将四片微透镜阵列耦合,形成一个深紫外光刻的1:1成象的多孔径微小光刻系统.从几何光学理论出发,分析了这个光刻系统综合成象的特点,讨论了这种光刻系统的光学性能,并给出了实验测量方法.     

灰阶编码掩模制作微光学元件

提出一种基于改变灰阶编码掩模的单元形状和位置的掩模设计新方法,并根据成像过程中的非线性因素,用这种方法对掩模图形进行了预畸变校正,根据部分相干光成像理论和抗蚀剂曝光显影模型,模拟计算了这种灰阶编码掩模产生的空间光强分布和光刻胶上的浮雕结构,采用电子束曝光系统制作了这种掩模,并在光刻胶上获得具有连续面形的微透镜的阵列。     

Bach Fabrication of Microlens at the end of Optical Fiber using Self-photolithgraphy and Etching Techniques

This paper describes a simple batch process for fabrication of microlens and microlens array at the end of an optical fiber or an optical fiber bundle using self-photolithography and etching techniques. A photoresist micro-cylinder was exactly formed at the core of the fiber end by exposing an UV light from the other end of the fiber and conventional development, rinse processes. A photoresist microlens was formed by thermal reflowing of the fiber at 170°C for 1 h. A measurement of transmissivity showed that the fabricated photoresist microlens is applicable for a wavelength that is longer than 450 nm. Alternatively, a glass microlens was fabricated at the core of the fiber by dry etching with an SF₆ gas using the photoresist microlens as a mask. The focusing of the lensed fiber was confirmed and simulation work showed that the lensed fiber could focus the light with a beam spot of 2 μm, numerical aperture (NA) of 0.285 and a depth of focus of 16 μm.