方形孔徑平面微透鏡陣列的光學特性研究及電場輔助制備技術初探.pdf

1、隨著科學技術的發(fā)展，平面微透鏡陣列因排列密集、光性均勻、集成度高等優(yōu)勢成為微小光學領域重要的元件之一。在微電子技術基礎上，光學微加工技術快速發(fā)展。光刻工藝和離子交換技術因制作過程簡單，工藝參數穩(wěn)定且易于控制等特點而成為重要的制備方法之一。
　　為提高平面微透鏡陣列的填充系數，利用光刻工藝和離子交換技術制作出性能良好、填充率近達100％的方形孔徑平面微透鏡陣列。對方形孔徑平面微透鏡陣列的透鏡元及相鄰透元間間隙構成的角落區(qū)域的光學特性

2、和成像特性進行了理論和實驗研究。根據變折射率介質光線追跡法，并利用MATLAB軟件模擬進行理論分析，發(fā)現在透鏡元區(qū)域和角落區(qū)域成像特性正好相反。結合成像系統(tǒng)測試表明，這是由于透鏡元區(qū)域和角落區(qū)域的折射率分布變化規(guī)律不同形成的，使得透鏡元與角落區(qū)域對物A分別成倒立實像和正立虛像。因此方形孔徑平面微透鏡陣列可以同時實現聚焦和散焦功能。同時，角落區(qū)域得到充分的離子交換而使得間隙足夠小，從而形成了從該區(qū)域中心向外逐漸增大的新型梯度折射率模型，為

3、這種新分布模型的研究提供重要的理論和實驗依據。
　　此外，為了實現方形孔徑平面微透鏡陣列性能的優(yōu)化以及盡量縮短平面微透鏡陣列的實驗時間，借鑒采用電場輔助的離子交換工藝制作光波導的方法，選取堿金屬含量較高且折射率較大的玻璃基片，從多方面進行技術性嘗試制備平面微透鏡陣列，主要包括:(1)制作平臺的搭建;(2)離子源及濃度的選擇;(3)鉑金電極的選用;(4)電壓大小和所加電壓時間的控制。結果顯示，電場輔助的離子交換可以縮短制備時間，微光