近年来,红外探测器小、微型的发展趋势使得其内部的焦平面阵列像元尺寸不断减小。为了保证红外探测器灵敏度和光信号收集效率,目前最常用的技术就是微透镜阵列集成工艺。利用微透镜阵列的聚光性,可以将入射到探测单元的光线全部收集到光敏区内,大大提高了光能利用率的同时还可以减少像元之间的串扰。本文从聚光型微透镜阵列出发,针对激光探测领域,研究了可集成于盖革模式APD探测器的微透镜阵列,通过提高红外焦平面填充因子有效改善了其探测性能。本论文的主要工作有:1.介绍了盖革模式APD的工作原理,详细阐述了聚光型微透镜阵列的集成方案以及对APD探测性能的提升机制。2.针对聚光型红外焦平面微透镜阵列进行ZEMAX软件仿真,得到微透镜结构参数以及工艺容差范围。为进一步提高填充因子,引入超表面思想,设计了以In P和VO2为核心的两种超表面微透镜方案,并使用FDTD软件完成了仿真验证。3.使用光刻热回流工艺和感应耦合等离子体刻蚀工艺,成功制备了高填充因子的微透镜阵列。在光刻各环节针对厚胶工艺进行优化,有效提高了填充因子。在刻蚀阶段,提出了对球冠矢高进行修正的二次匀胶-刻蚀工艺,以及循环深刻蚀工艺和湿法表面处理工艺两种保证微透镜球面洁净度的优化方案,为工艺的可重复性和成品率提供了保证。4.对微透镜阵列进行了几何参数测试和光学性能测试,所制备的微透镜阵列填充因子大于90%,矢高均匀性好,高度相对误差为0.3%。最后,验证了聚光型微透镜阵列与红外焦平面集成后可以使探测器输出光电流得到显著提升。