1 中国科学院上海光学精密机械研究所光芯片集成研发中心，上海 201800
2 上海科技大学，上海 201210
3 中国科学院大学，北京 100049
4 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室，上海 201899
提出了一种用高阶抑制二维达曼光栅作为分光元件替代普通衍射光栅实现微透镜阵列焦距快速测量的方法。高阶抑制二维达曼光栅具有优良的分光效果，且高阶衍射级次能够得到有效抑制，通过信噪比的提高降低焦距测量误差。设计并制备了一分五的高阶抑制二维达曼光栅，分束后的光束经过微透镜，在其焦面附近形成高对比聚焦光斑阵列。相比常规一维光栅，所提方法通过测量每个微透镜焦面内光斑两两之间的距离，得到多个焦距值，从而有效减少测量的随机误差。实验结果表明，该方案对微透镜阵列焦距的单次测量误差小于3.5%，重复测量误差在4.5%之内。该方案对微透镜阵列的焦距分布快速评估具有实用价值。
测量 高阶抑制达曼光栅 微透镜阵列 焦距测量
1 厦门大学 萨本栋微米纳米科学技术研究院，福建厦门36005
2 福建省能源材料科学与技术创新实验室（IKKEM），福建厦门361005
3 厦门大学 航空航天学院，福建厦门61102
4 厦门大学 物理科学与技术学院，福建厦门361005
5 厦门大学 九江研究院，江西九江332000
在MLA曝光工艺中，曝光点的数量庞大，通过高倍率显微镜配合人工目检来判定曝光质量耗时耗力，造成工艺成本偏高。为了解决这个问题，设计了一种便于检测的圆环形图案并引入深度学习中的目标检测Yolov5模型，一定程度上能够取代人工目检，完成对曝光质量的快速判定。基于上述方法，分析了不同光刻胶厚度之下，线能量密度的最优区间与光刻胶的剖面倾角。并在同等线能量密度下通过圆度判定曝光图案失真情况。在本研究的MLA曝光工艺中，选取光刻胶厚度、激光曝光功率以及加工平台移动速度作为自变量，评价曝光合格率、光刻胶剖面倾角以及曝光圆度等加工质量参数具有重要的工程意义。
无掩膜光刻 微透镜阵列 曝光合格率 目标检测 maskless lithogrophy microlens array qualification rate object detection
台面型锑化铟红外焦平面探测器的制作工艺简单，量子效率高，但是填充因子较低且会随着像元尺寸的减小而进一步降低。减小台面腐蚀深度可以提高探测器的填充因子，但会增大串音。介绍了一种新型微透镜阵列的设计与制备方法，以提高锑化铟红外探测器的填充因子并减小串音。与现有的热回流微透镜阵列相比，该微透镜阵列的填充率、表面粗糙度以及尺寸均匀性能得到了较好的兼顾，可直接在锑化铟红外探测器表面制作，工艺简单。结果显示，探测器的串音降低26%，光响应提高22%。
红外焦平面探测器 锑化铟 微透镜阵列 infrared focal plane detector InSb microlens array
上海交通大学 电子信息与电气工程学院先进电子材料与器件平台,上海 200240
开发了一种和MEMS工艺兼容的基于硅微加工技术的简易硅微透镜阵列制造技术。利用光刻胶热熔法和等离子体刻蚀法相结合的方法,实现了在硅晶圆上制作不同尺寸的硅微透镜阵列的工艺过程。实验中,对透镜制作过程中的热熔工艺、刻蚀工艺进行了深入的研究。最终确定了最优的工艺参数,制备了孔径在20~90 μm、表面质量高的硅微透镜阵列。
硅微透镜阵列 光刻胶热熔法 电感耦合等离子体刻蚀 刻蚀缺陷 silicon microlens array photoresist hot melt method ICP-RIE etch defect
1 中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学与光电技术实验室，上海 201800
2 中国科学院大学材料与光电研究中心，北京 100049
建立了基于泰森多边形排布的随机微透镜阵列激光光场复相干度调制模型，分析了旋转随机微透镜阵列参数对激光发散角以及激光光场复相干度模的影响规律。仿真与实验结果表明：子透镜单元的平均口径与曲率半径共同影响随机微透镜阵列的发散角，通过控制随机微透镜阵列子透镜单元的参数可提供特定发散角；随机微透镜阵列转速影响激光光场复相干度的模，复相干度的模随转速增加而下降，转速从0增加至4800 r/min，复相干度的模下降总幅度为96.67%，且随转速增加下降趋势逐渐变缓。
激光光学 激光光场 随机微透镜阵列 复相干度 发散角 中国激光
2023, 50(19): 1905002
电子科技大学光电科学与工程学院，四川 成都 611731
针对传统显微镜结构复杂且视场角小等问题，提出一种两路低电压驱动的液晶微透镜阵列结构，透镜的焦距由3个电极控制，中间电极为圆孔阵列图案电极，作为孔径光阑以阻止微透镜外的杂散光。对该阵列的波前和光焦度进行了测试，搭建了一套简易液晶微透镜阵列直接成像系统，每个微透镜都对待观察物体的不同区域成像，通过近平行光照明减小相邻微透镜间的串扰，拼接所有单元图像得到完整图像。该系统无需额外的光学器件，结构简单紧凑。液晶微透镜阵列具有大视场，成像区域具备可扩展性，为实现大视场下的简易显微成像提供了新思路。
液晶微透镜阵列 电控调焦 直接成像 图像拼接 激光与光电子学进展
2023, 60(20): 2011004
1 中国科学院光电技术研究所环境光学研究院，四川 成都 610209
2 中国科学院大学，北京 100049
LED阵列光源凭借其高亮度、长寿命及节能环保等独特优点广泛应用于医学、微纳加工、光学成像等领域，但其匀化系统存在光线准直难、可实现的照明光斑面积小等问题，难以在需要均匀照明的光学领域当中得到广泛应用。针对这一问题，提出了一种基于微透镜阵列的大面积LED阵列光源匀化方法。首先通过矩阵光学及近轴光学理论进行理论分析，然后利用lighttools软件进行系统设计及仿真实验，最终在像面上实现了大面积的均匀光斑。相较于以往最多可实现50 mm×50 mm的匀化光斑，该匀化系统可做到104 mm×104 mm、均匀度为87.375%的大面积规则的均匀光斑，该方法对医学、红外夜视、投影显示、航空照明领域等需要大面积均匀照明的系统有着重要意义。
光电子学 光源匀化方法 矩阵光学 微透镜阵列 大面积LED 激光与光电子学进展
2023, 60(15): 1525003
1 北京理工大学 机械与车辆学院，北京0008
2 北京理工大学 重庆创新中心，重庆40110
3 江西联创电子有限公司，江西南昌0000
鉴于以光刻胶为代表的高分子材料的切削特性决定了掩膜微细结构的加工质量，以SU8为研究对象，结合实验和仿真分析研究了光刻胶掩膜的切削特性。通过纳米压痕法测试了光刻胶SU8的应力-应变关系，建立了基于能量法的SU8切削仿真模型，然后采用AdvantEdge FEM模拟了不同切削参数下光刻胶SU8的切削过程，最后开展了光刻胶SU8的超精密加工实验。结合仿真与实验结果，分析了切削参数和刀具前角对表面质量的影响规律，优化了光刻胶SU8的切削加工参数。结果表明：表面粗糙度随着切削速度的增大呈现减小的趋势，随着进给速度和切削深度的增加呈现增大的趋势；当切削速度为2.09 m/s、进给速度为1 mm/min、切削深度为2 μm、刀具前角为0°时，光刻胶掩膜的表面粗糙度Ra达到最优为7.4 nm，无微裂纹等微观缺陷。基于切削仿真与实验结果对加工参数进行优化，并在光刻胶SU8掩膜上实现了高精度微透镜阵列结构的加工。
超精密切削 掩膜加工 切削仿真 光刻胶SU8 微透镜阵列 ultra-precision cutting mask processing cutting simulation photoresist SU8 microlens array 光学 精密工程
2023, 31(13): 1909
