微流体技术制备聚合物微透镜阵列的研究

0 下载量 6 浏览量 更新于2024-09-08 收藏 1.66MB PDF 举报
"微流体数字化技术制备聚合物微透镜阵列是朱晓阳、侯丽雅等人采用的一种新型微光学器件制造方法。该技术利用脉冲微流动形态和脉冲当地惯性力来控制微流体,实现聚合物微透镜阵列的按需喷射制备。实验中,他们建立了一个聚合物微透镜阵列的喷射制备系统,采用UV固化胶作为喷射材料,并在疏水化薄膜覆盖的玻璃基片上形成微液滴,通过紫外光固化形成微透镜。研究了系统参数对微喷射稳定性和微透镜直径的影响,成功制造出直径最小25μm、直径变异系数C·V为0.64%、焦距均匀性误差为1.7%的15×15微透镜阵列。微透镜表面质量良好,平均偏差Ra为247.99nm,且能形成清晰实像。这种方法具有过程简单、成本低、性能优越的特点。" 在微光学领域,聚合物微透镜阵列是一种重要的组件,广泛应用于各种光学系统中,如生物传感器、光学数据存储、光通信和微型投影设备。微流体数字化技术在此应用中展示了其独特的优势,它能够精确控制微小体积的流体,以实现微透镜的精准定位和形状控制。这种技术的核心在于通过脉冲动力驱动流体,以达到按需喷射的目的,从而避免传统制造工艺中的复杂步骤和高成本。 在实验过程中,研究人员搭建的按需喷射系统依赖于UV固化胶,这是一种在紫外线照射下可以快速固化的聚合物材料。当胶水被喷射到疏水化处理过的基片上时,由于界面张力和疏水效应,微液滴自然形成平凸形状。随后,通过紫外光照射,这些液滴迅速固化成微透镜。通过调整系统参数,可以控制微透镜的直径和形状,从而优化其光学性能。 实验结果显示,这种技术可以制造出高度一致的微透镜阵列,微透镜的直径变异系数低,表明阵列中的每个透镜直径分布非常均匀,这对于光学系统的性能至关重要。此外,微透镜的焦距均匀性误差也很低,这意味着整个阵列的聚焦能力一致性好。微透镜的表面质量经过扫描电子显微镜和白光干涉/轮廓仪的检测,证明了其优秀的表面粗糙度和平坦度。 微流体数字化技术制备聚合物微透镜阵列的优点在于其简易的工艺流程和较低的成本,这使得大规模生产成为可能。此外,由于工艺参数的稳定性,可以预期重复性好,批次间性能差异小。这种技术的成功应用对于推动微光学器件的创新和发展具有重要意义,特别是在需要定制化和高性能微透镜阵列的场合。