变折射率异形孔径微透镜阵列的制作及光学特性研究

微透镜阵列是适应光子技术发展的重要光学元件，在光束扫描、光束变换、图像传感、光信息处理等方面发挥着重要的作用。目前的微透镜阵列主要是采用均匀折射率的聚合物、石英或玻璃通过热熔、铸模、刻蚀制作，或者采用单元透镜排列而成，透镜元孔径大都为圆形，微透镜阵列端面呈平面型排列，它们存在受环境温度、外界应力影响明显、填充率较低或光信息搜集能力不强等不足。本课题采用光刻离子交换工艺分别制作透镜元呈方形和六角形孔径、紧密排列的变折射率平面型和曲面型微透镜阵列，可以有效改善上述不足，是一种新型、有重要应用前景的光子器件，是微透镜阵列的新发展；可为微透镜阵列更广泛、深入的研究和应用奠定基础；同时对此变折射率异形孔径微透镜阵列的光学特性进行研究，得到理论上和实际应用中有重要价值的结果；提供微透镜阵列样品4个，发表高水平论文3－5篇，申请发明专利2项。

本课题采用光刻离子交换工艺分别成功制作了透镜元呈方形和六角形孔径、紧密排列的变折射率平面型和曲面型方形、六角形孔径微透镜阵列，并对其光学特性进行了研究，得到了理论上和实际应用中有重要价值的结果：微透镜阵列的透镜元尺寸小于0.3mm，且阵列的填充率大于90%，多重成像质量良好；制作了曲率为250mm、弦直径为25mm的六角形孔径曲面型变折射率微透镜阵列；得到了制作变折射率平面和曲面型的异形孔径微透镜阵列的关键工艺技术；通过理论分析与实验测试，对变折射率异形孔径微透镜阵列的离子扩散特性、成像特性、光学特性、像差等进行了研究，得到一些理论和工艺技术成果；发现并研究了所制作的微透镜阵列形成的摩尔条纹。项目研制的微透镜阵列是一种新型、有重要应用前景的光子器件，填补了微透镜阵列领域的一个空白，为微透镜阵列更广泛、深入的研究和应用奠定了基础。