AZ9260光刻胶制作连续非球面微透镜阵列的研究

为解决研制深浮雕连续非球面微光学元件所面临的浮雕深度和面型控制这两大难点,选取吸收系数小的AZ9260正性光刻胶进行实验研究。提出了采用低温长时间前烘和连续升温后烘技术实现深浮雕结构和非球面面型的控制,并得到口径为300μm、抗蚀剂厚度为35.49μm、石英刻蚀深度为72.36μm双曲线柱面透镜的最佳光刻工艺参数。实验曲线与标准双曲线拟合所得最大误差为2.3637μm,均方根差为0.9779μm。

车削掩模的石英非球面微透镜阵列制作方法

为解决石英非球面微透镜阵列加工所面临的工艺可控性差且面型精度不高这两大难点,提出了一种基于车削掩模刻蚀的石英玻璃元件制作方法。该方法主要使用了单点金刚石车削加工技术与反应离子刻蚀技术,研究了掩模材料车削及刻蚀性能,并利用实验优选出掩模材料,最后进行了面积为5 mm×5 mm石英玻璃非球面微透镜阵列的制备。通过实验结果与预期参数进行对比,分析表明,该方法制作的石英玻璃元件误差均方根为1.155 nm,面型精度误差0.47%。

硅基非球面柱面微透镜阵列制备方法

非球面柱面微透镜是一种重要的微光学元件,具有激光准直、聚焦、匀化等功能,在激光通信、光纤传感、激光雷达测距、激光泵浦等系统中具有广泛的应用。为了减小光电系统的体积、提升光纤性能,增大透镜数值孔径是一种常用的解决方案。提出采用折射率更大的硅作为低折射率石英基底的替代材料,使得微透镜在相同体积下数值孔径大幅提升,同时可以降低加工量从而提升制备效率。针对传统石英微透镜的制备方法不再适用硅基微透镜的问题,提出基于掩模移动曝光方法制备光刻胶非球面图案,使用多次涂胶和循环曝光方法,分别解决厚胶涂覆均匀性差及曝光掩模痕迹明显等问题,最终利用等离子体刻蚀技术进行图案转移传递,从而实现微透镜的制备。以数值孔径2.9的硅基非球面柱面透镜阵列为例开展实际制备工艺实验,所制备的微透镜列阵面型精度PV为0.766μm,表面粗糙度Ra为3.4 nm,表面光洁与设计值符合较好,验证了制备方法的可行性。该方法有望促进非球面柱面微透镜列阵在紧凑化红外光电系统中的大规模应用。

复杂非球面镜高效超精密车削加工法(英文)

本文中对复杂面形的非球面镜进行了分类,并从加工方法和加工路径优化设计等方面研究了复杂非球面镜的超精密车削方法.对回转对称的复杂非球面镜进行了加工实验,并借助超精密测量技术对各段曲面进行面形测量,依据测量结果实现面形补偿加工.最终粗糙度Ra达5.14 nm,形状精度P-V值达200 nm.采用提出的方法对非回转对称的非球面阵列进行加工路径设计,根据具体面形进行加工参数选择和实际加工,得到粗糙度Ra为7.81nm的表面.实验结果证明了提出的加工方法高效实用,可以满足大部分复杂非球面的应用需求.

非球面微柱面透镜阵列精密玻璃模压仿真研究

为了实现精密玻璃模压过程中石英玻璃应力状态的准确预测以及工艺参数的优化,进行了非球面微柱面透镜阵列精密玻璃模压的有限元仿真研究。首先,进行了石英玻璃最小单轴蠕变测试;然后,对石英玻璃黏弹参数进行了有限元仿真验证;最后,通过有限元仿真,分析了多个模压工艺参数对最大应力的影响,获得了优化的工艺参数。建立了石英玻璃黏弹性本构模型,获得了其时温等效模型,并利用有限元仿真验证了模型的准确性。对非球面微柱面透镜阵列模压成形参数进行了有效优化,在下压量为1.5 mm的前提下,保压后的透镜最大应力为0.9693 MPa。研究结果为石英玻璃非球面微柱面透镜阵列精密模压实验提供了理论参考。