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微透镜阵列是主要的微光学元件之一,玻璃透镜阵列已经有相当长时间的研究,也发展得比较成熟,但其成本昂贵,加工工艺复杂,广泛应用受到一定的限制。近年来,随着聚合物光学材料的发展,用该材料制备微光学元件的生产技术成为人们感兴趣的研究课题,特别是梯度折射率的光学聚合物材料。由于相对无机光学材料,它们的生产成本低廉,生产工艺简单,市场潜力很大。 聚合物微透镜阵列的主要制备方法有熔融光刻胶、灰度掩膜、热压模成形、溶胶—凝胶和光诱导交联聚合等方法。除此以外,还有一种制备折射微透镜阵列的新方法——微喷打印法,它是由喷墨打印原理发展而来的。本文就是采用该方法制备微透镜阵列,利用自制的移动误差在1μm以内的微喷打印装置,通过反复试验摸索出了适合该生产方法的工艺流程。主要内容包括微喷打印方法的理论基础,微透镜阵列的光学特性分析,微透镜阵列的研制及其综合性能测试。 本文阐述了透镜的透过率、表面轮廓、阵列均匀性、焦距、波像差、表面粗糙度等参数的测试方法,得到了很好的测试结果:透过率在可见光范围内都在90%以上;表面轮廓基本上呈球形对称;制备的微透镜阵列具有很好的尺寸一致性(其焦距偏差小于1.8%);光学像差的检测结果表明,微透镜阵列具有一定的非球面形状;热处理后所得透镜的表面粗糙度为R_a:0.8nm;R_y:11.4nm;R_z:11.4nm;掺杂型微透镜阵列的荧光效果也很好,有望制备生物医学传感器和光纤放大器。以上结果表明,该方法制备的微透镜阵列具有很好的光学性能,应用前景光明。 近几年来,美国、日本、德国和韩国等国家都在竞相研究微喷打印技术用于微光学元件的生产,并已经有部分商品问世,但在国内尚未见有关这种技术制备微透镜阵列的报道。本研究以填补国内空白作为研究的指导思想,根据现有设备条件,成功地实现了阵列微透镜的制作,探索出一套批量生产的工艺,并对制作的微透镜性能进行测试评价,为将来的批量生产提供了参数依据。