数字灰阶无掩模光刻技术制作凹形PDMS微透镜阵列

"一种制作凹形聚二甲基硅氧烷(PDMS)微透镜阵列的方法，通过数字微镜器件(DMD)和数字灰阶无掩模光刻技术，实现了微透镜阵列的高效低成本制作。该方法首先在光刻胶上形成正方形基底的凸形微透镜阵列，再利用复制技术制备出高填充因子的凹形PDMS微透镜阵列。实验结果显示，这种方法制作的微透镜阵列具有良好的表面质量和光学性能。" 本文介绍了一种创新的制作凹形PDMS微透镜阵列的技术，这种方法的核心在于使用数字微镜器件(DMD)替代传统的物理掩模，构建了数字灰阶无掩模光刻系统。DMD是一种微电子机械系统，能够精确控制光束的投射，实现对光刻胶曝光的精细控制。通过调整DMD上的像素灰度等级，可以在光刻胶上形成所需形状和尺寸的微透镜结构。 在光刻胶上成功形成凸形微透镜阵列后，利用热固化或化学交联等复制技术，将此阵列作为模板，将PDMS材料涂覆在其上，然后进行固化。经过脱模过程，可以得到与母板形状相反的凹形PDMS微透镜阵列。这种复制方法确保了微透镜阵列的形状精度和表面质量，同时提高了制作效率，降低了成本，适合大规模生产。 实验测试显示，通过数字灰阶无掩模光刻系统制作的微透镜阵列表面平滑，形貌完整，而复制的PDMS微透镜阵列边缘清晰，表明复制工艺的成功。此外，阵列的焦面光斑光强均匀，证明其光学性能优异，适用于光学系统中的各种应用，如光束整形、光子集成芯片和微光学传感器等领域。 这种基于DMD的数字灰阶无掩模光刻技术和模型复制技术，为凹形微透镜阵列的制造提供了新的解决方案，不仅简化了工艺流程，而且提升了生产效率和经济效益。对于微光学元件的开发和微光学系统的优化，这一方法具有重要的理论价值和实际应用前景。