六角形孔径平面微透镜阵列的制作及基本特性研究

采用光刻离子交换工艺制作了六角形孔径平面微透镜阵列.离子交换后的变折射率区域有微小重叠,填充系数可达95%以上.对制作的六角形孔径平面微透镜进行了折射率分布、数值孔径和像差等光学特性测试,得到的六角形孔径平面微透镜阵列光学性能均匀,成像质量较好的结果.该透镜阵列的研制成功为制作高质量高填充系数透镜阵列及模拟生物复眼光学系统奠定了基础.

六角形孔径平面微透镜阵列的制作及成像

由于传统的圆形孔径透镜阵列填充系数较小,而在模拟复眼光学系统中需要高填充系数的透镜阵列。为提高填充系数,采用光刻离子交换法制作了六角形孔径的平面微透镜阵列,利用积分形式的光线方程式讨论了平面微透镜的近轴光学特性,研究了微透镜的光线轨迹方程式和一些重要的近轴成像特性,利用ABCD定理得到了六角形孔径平面微透镜像距、焦距的数学表达式。制作的平面微透镜阵列光学性能均匀,成像质量较好,离子交换后的变折射率区域有微小重叠,较大地提高了微透镜阵列的填充系数。

一种掩埋式复眼微透镜阵列

模仿生物复眼,采用光刻离子交换法,在球面玻璃基片中制作了折射率呈三维梯度变化、排列紧密和光学性能良好的微透镜阵列。单元微透镜孔径呈正六角形,光斑大小为4.92μm,相邻透镜元中心距为0.5mm,掩埋透镜高为0.194mm。微透镜阵列具有对称均匀的光学特性,截距自中心至边缘逐渐变小,数值孔径(N.A.)自中心向边缘逐渐变大,填充因子(FF)接近100%,能模仿复眼的部分光学特性。

微小光学与异形孔径微透镜阵列研究

讨论了微小光学的发展和异形孔径(正方形和六角形)微透镜阵列的制作。自聚焦透镜的制作加速了微小光学的产生,微透镜阵列器件的应用,促使微小光学迅猛发展,异形孔径微透镜阵列的研制,开创了微小光学新的研究领域。重点对异形自聚焦透镜和异形孔径微透镜阵列的理论和实验研究工作进行讨论,给出了有益的结果。