随着光学技术的发展,微透镜及其阵列结构逐渐受到研究学者们的青睐,近些年来,微透镜及其阵列结构的制备方法也是层出不穷,比较成熟的制备方法有:激光刻蚀法、光刻法、热流法、电润湿法、电泳动法等。由于微透镜及其阵列结构不仅具有光学透镜的固有属性,而且具有微型化,便于集成化以及可调焦距等特点,广泛应用于各大领域。目前制备的微透镜阵列大多是单层微透镜结构,因此本文提出并制备了一复合微透镜阵列,对其光学性能进行了分析。本论文主要研究内容如下:采用水辅助飞秒激光直写技术在玻璃材料内部制备了一种锥形微透镜阵列。通过改进传统激光直写技术,采用水辅助飞秒激光直写技术实现了玻璃材料内部微结构的制备,并提高了制备效率。制备过程中,首先通过三维精密平台的精密控制在玻璃内部制备了结构尺寸大小以及分布情况可控的微柱形阵列结构。随后,对具有微柱形阵列进行热处理,在玻璃态转化温度下以及液体表面张力作用下,微腔内表面会变得光滑,同时微柱形结构会发生形变,转化成锥形阵列结构。最后,实验上对锥形微透镜阵列的光学性能进行了检测,实验结果证明锥形阵列结构具有较好的成像能力和分束能力。提出并制备了两种全新的具有双焦点成像特性的高分子聚合物复合微透镜阵列结构,特别是具有虚焦点成像能力和实焦点成像能力的平凹面高分子聚合物复合微透镜阵列。利用液滴法在涂有Teflon疏水材料的二氧化硅玻璃基板表面制备了多层高分子复合微透镜阵列,制备过程中,不同的固化方式,会形成凹凸和凸凸两种复合微透镜阵列。研究了聚合物的固化温度和固化时间对微透镜直径的影响。从理论和实验上对复合微透镜阵列进行建模分析和光学性能检测,实验结果显示复合微透镜阵列具有极好的二次成像本领和聚焦本领,理论结果与实验结果得到了极好的吻合。提出一种简单低成本制备嵌入式复合微透镜阵列结构的方法,此种方法制备出的复合微透镜阵列结构的焦距可以根据嵌入式微透镜结构的曲率半径大小控制选择。利用光学设计软件对提出的复合微透镜阵列结构进行了建模模拟,设定8组不同曲率半径的嵌入式微透镜结构,并进行光线追迹仿真。随后,利用液滴法在涂有Teflon疏水材料的二氧化硅玻璃基板表面制备了SU-8光刻胶平凸透镜阵列结构,通过图案转移法,SU-8液滴嵌入,聚二甲基硅氧烷(PDMS)封装制备了嵌入式复合微透镜结构。紧接着在实验上对复合微透镜阵列结构的光学性能进行了检测,结果证明复合微透镜阵列结构具有较好的成像能力和聚焦能力。