方形孔徑平面微透鏡陣列的光學(xué)特性研究及電場(chǎng)輔助制備技術(shù)初探.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)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(shì)成為微小光學(xué)領(lǐng)域重要的元件之一。在微電子技術(shù)基礎(chǔ)上，光學(xué)微加工技術(shù)快速發(fā)展。光刻工藝和離子交換技術(shù)因制作過(guò)程簡(jiǎn)單，工藝參數(shù)穩(wěn)定且易于控制等特點(diǎn)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(shù)，利用光刻工藝和離子交換技術(shù)制作出性能良好、填充率近達(dá)100％的方形孔徑平面微透鏡陣列。對(duì)方形孔徑平面微透鏡陣列的透鏡元及相鄰?fù)冈g間隙構(gòu)成的角落區(qū)域的光學(xué)特性

2、和成像特性進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)研究。根據(jù)變折射率介質(zhì)光線追跡法，并利用MATLAB軟件模擬進(jìn)行理論分析，發(fā)現(xiàn)在透鏡元區(qū)域和角落區(qū)域成像特性正好相反。結(jié)合成像系統(tǒng)測(cè)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?qū)ξ顰分別成倒立實(shí)像和正立虛像。因此方形孔徑平面微透鏡陣列可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)聚焦和散焦功能。同時(shí)，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(shí)驗(yàn)依據(jù)。
　　此外，為了實(shí)現(xiàn)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(shí)驗(yàn)時(shí)間，借鑒采用電場(chǎng)輔助的離子交換工藝制作光波導(dǎo)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(jìn)行技術(shù)性嘗試制備平面微透鏡陣列，主要包括:(1)制作平臺(tái)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(shí)間的控制。結(jié)果顯示，電場(chǎng)輔助的離子交換可以縮短制備時(shí)間，微光