硅基大数值孔径非球面柱面微透镜阵列制备新方法

本文主要探讨了硅基非球面柱面微透镜阵列的制备方法，针对传统非球面透镜制作技术存在的局限性，如石英或玻璃基底的数值孔径限制、微柱透镜尺寸和精度问题，以及硅材料本身的特性导致的传统制备工艺难以适用。作者创新性地提出了一种基于自主开发的掩模移动光刻技术的新方法。 首先，文章强调了数值孔径的重要性，它直接影响到光学系统的性能和集成度。传统的石英或玻璃基底非球面柱面透镜在红外波段的数值孔径受限，而硅材料因其更高的折射率和更优的深宽比，使得在相同数值孔径下能实现更小的体积和更好的性能。 掩模移动光刻技术是关键步骤，通过在曝光过程中移动掩模模板，利用二元掩模连续调制光能量，实现了光刻胶的连续面型制备。文章特别提到了优化方法，如多次涂胶技术和循环曝光技术，前者通过增加涂胶层数来提高光刻胶膜层的均匀性和厚度，后者则解决了厚胶曝光时的缺陷和掩模痕迹问题。 针对大数值孔径微柱透镜刻蚀过程中的挑战，如深度控制、时间消耗和表面粗糙度，文章提出了循环刻蚀技术，通过等离子体分步逐次刻蚀，有效地解决了这些问题，确保了高质量的硅基非球面柱面微透镜的制备。 实验结果显示，这种方法展现出工艺稳定性高、精度优良和效率提升的优点，预示着其在大规模生产中的广阔应用前景。这项技术革新为硅基非球面柱面微透镜阵列的制造提供了新的可能性，有望推动光学系统设计的进一步优化和小型化。