微透鏡陣列
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
微透鏡陣列的實例教程
作為最基本的微光學元件，微透鏡在多個領域都有非常廣泛的潛在應用，然而常見的面向透明硬脆材料微透鏡的制備方法效率低下，且對作業環境的要求較高，極大地限制了透明硬脆材料微透鏡陣列的大面積制備。
近日，清華大學樊華博士后、吉林大學王磊副教授和徐穎教授等人在《液晶與顯示》（ESCI、核心期刊）發表了題為“飛秒脈沖激光空間光場調控的微透鏡陣列制備技術進展”的綜述文章。
本文介紹了利用飛秒激光燒蝕結合濕法刻蝕制備硬脆材料微透鏡陣列的基本方法，并系統地分析了影響所制備微透鏡形貌的關鍵因素。通過在加工過程中對聚焦光斑的數量和位置進行精細調控，極大地提高了透明硬脆材料微透鏡陣列的加工效率，且可以在加工過程中動態地調整飛秒激光燒蝕改性的形貌，從而實現不同尺寸微透鏡陣列的高速制備。
引言
微透鏡陣列對表面質量和形貌要求比較高，因此對制備工藝提出了很嚴格的要求?？蒲腥藛T提出了許多方法來實現具有高表面質量的微透鏡陣列的高效制備，比如：
針對柔性材料的熱壓印成型方法實現了大面積微透鏡陣列；
利用灰度光刻工藝和轉印方法在柔性的聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)襯底上實現了微透鏡陣列；
利用光刻和熱回流方式實現了基于聚二甲基硅氧烷材料的微透鏡陣列等。
上述方法可以實現具有較高表面質量的微透鏡陣列，但通常需要使用復雜的工藝和步驟。此外，這些微透鏡基質通常為軟質材料，材料本身的機械抗性和耐酸堿的能力比較差。相對而言，透明硬脆材料例如石英、藍寶石等由于其極高的硬度和極強的化學穩定性，在光學窗口、光學元件等方面的應用更加廣泛。
展開 微透鏡陣列是由微米級或亞毫米級透鏡按一定規律排列而成的陣列，被廣泛應用于光學和光子學領域，包括立體顯示、光均勻化、光束整形和三維成像等。與單個透鏡相比，微透鏡陣列可以收集每一點上的信息，如入射光線的強度和角度。在集成成像系統中，微透鏡陣列上的透鏡從不同的觀察角度在不同的空間位置捕捉一組子圖像，而這些圖像可以被重建在一起以提供一個偽視覺。此外，在光場成像系統中，位于物鏡和圖像傳感器之間的微透鏡陣列能夠在單次攝影曝光下收集空間和方向信息，無需聚焦于3D物體。大多數的微透鏡陣列中，所有透鏡的焦距都是相同的，這導致景深狹窄、深度感知能力有限。因此，這些微透鏡陣列不能直接獲取距離不同的物體的清晰圖像。
近日，上海理工大學張大偉教授課題組提出了一種多焦距微透鏡陣列的制作方法。該微透鏡陣列制造過程具體如下：首先，利用摩方精密面投影微立體光刻3D打印技術（nanoArch P140，BMF Precision，Shenzhen, China）制備出孔壁呈不同傾斜角度的微孔陣列，再采用旋涂的方法使微孔中殘留部分光敏樹脂并得到不同曲率的液面，最后經過PDMS翻模即可得到多焦距微透鏡陣列。該多焦距透鏡陣列能夠擴展成像景深，具有感知物體深度的能力。該成果以“Fabrication of uniform-aperture multi-focus microlens array by curving microfluid in the microholes with inclined walls”為題發表在光學期刊Optics Express上。
展開 介紹
小透鏡陣列可應用在很多方面，其中包含光束均勻化。本文演示了一個用于在探測器上創建均勻的非相干照度的成像微透鏡陣列的設計。輸入光束具有高斯輪廓，半寬度等于微透鏡陣列大小，并且顯示了其功率輪廓被微透鏡陣列消除掉。
系統輸出
簡單示例系統由單色光源組成，空間高斯切趾功率（1/e2=5mm）和0.6度半發散角，兩個相同的33*33透鏡陣列（10mm孔徑），微透鏡焦距4.80mm和單個微結構0.3mm，成像透鏡焦距100mm及位于成像透鏡的后焦平面位置的一個探測器平面。
成像結構如下所示，fLA1 < a12 < fLA1 + fLA2。在探測器平面上照明區域的直徑由下式給出：
照明平面上的半發散角度由下式給出：
在FRED文件給出的例子中，對于指定的微透鏡陣列和成像透鏡，結構如下給出：
DFT=6.07mm
θ≈4.4o
微透鏡構建
微透鏡的結構包括一個輸入平面，陣列式的基面和接近于微透鏡陣列裁剪體的外邊緣表面。這些組件如下所示：
可以采取以下步驟來創建微透鏡陣列的幾何結構。
1.創建一個組件來控制微透鏡陣列的組件（Menu > Create > New Subassembly）。
2.創建一個半寬度對應陣列微透鏡的輸入平面。在這個例子中，微透鏡間距是0.3毫米，微透鏡的數量是33x33，所以平面半寬度是16 *0.3+0.15=4.95mm。FRED原始構造用于定義平面（Menu>Create>New Element Primitive>Plane）。創建一個半寬度對應排列微透鏡的輸入平面。在這個例子中，微透鏡間距是0.3毫米，微透鏡的數量是33x33，所以平面半寬度是16 *0.3+0.15=4.95mm。
展開 介紹
小透鏡陣列可應用在很多方面，其中包含光束均勻化。本文演示了一個用于在探測器上創建均勻的非相干照度的成像微透鏡陣列的設計。輸入光束具有高斯輪廓，半寬度等于微透鏡陣列大小，并且顯示了其功率輪廓被微透鏡陣列消除掉。
系統輸出
簡單示例系統由單色光源組成，空間高斯切趾功率（1/e2=5mm）和0.6度半發散角，兩個相同的33*33透鏡陣列（10mm孔徑），微透鏡焦距4.80mm和單個微結構0.3mm，成像透鏡焦距100mm及位于成像透鏡的后焦平面位置的一個探測器平面。
成像結構如下所示，fLA1 < a12 < fLA1 + fLA2。在探測器平面上照明區域的直徑由下式給出：
照明平面上的半發散角度由下式給出：
在FRED文件給出的例子中，對于指定的微透鏡陣列和成像透鏡，結構如下給出：
DFT=6.07mm
θ≈4.4o
微透鏡構建
微透鏡的結構包括一個輸入平面，陣列式的基面和接近于微透鏡陣列裁剪體的外邊緣表面。這些組件如下所示：
可以采取以下步驟來創建微透鏡陣列的幾何結構。
1.創建一個組件來控制微透鏡陣列的組件（Menu > Create > New Subassembly）。
2.創建一個半寬度對應陣列微透鏡的輸入平面。在這個例子中，微透鏡間距是0.3毫米，微透鏡的數量是33x33，所以平面半寬度是16 *0.3+0.15=4.95mm。FRED原始構造用于定義平面（Menu>Create>New Element Primitive>Plane）。創建一個半寬度對應排列微透鏡的輸入平面。在這個例子中，微透鏡間距是0.3毫米，微透鏡的數量是33x33，所以平面半寬度是16 *0.3+0.15=4.95mm。
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小透鏡陣列可應用在很多方面，其中包含光束均勻化。本文演示了一個用于在探測器上創建均勻的非相干照度的成像微透鏡陣列的設計。輸入光束具有高斯輪廓，半寬度等于微透鏡陣列大小，并且顯示了其功率輪廓被微透鏡陣列消除掉。
系統輸出
簡單示例系統由單色光源組成，空間高斯切趾功率（1/e2=5mm）和0.6度半發散角，兩個相同的33*33透鏡陣列（10mm孔徑），微透鏡焦距4.80mm和單個微結構0.3mm，成像透鏡焦距100mm及位于成像透鏡的后焦平面位置的一個探測器平面。
成像結構如下所示，fLA1 < a12 < fLA1 + fLA2。在探測器平面上照明區域的直徑由下式給出：
照明平面上的半發散角度由下式給出：
在FRED文件給出的例子中，對于指定的微透鏡陣列和成像透鏡，結構如下給出：
DFT=6.07mm
θ≈4.4o
微透鏡構建
微透鏡的結構包括一個輸入平面，陣列式的基面和接近于微透鏡陣列裁剪體的外邊緣表面。這些組件如下所示：
可以采取以下步驟來創建微透鏡陣列的幾何結構。
1.創建一個組件來控制微透鏡陣列的組件（Menu > Create > New Subassembly）。
2.創建一個半寬度對應陣列微透鏡的輸入平面。在這個例子中，微透鏡間距是0.3毫米，微透鏡的數量是33x33，所以平面半寬度是16 *0.3+0.15=4.95mm。FRED原始構造用于定義平面（Menu>Create>New Element Primitive>Plane）。創建一個半寬度對應排列微透鏡的輸入平面。
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先進的醫療光學技術，包括共聚焦激光掃描顯微鏡、光學相干斷層掃描（OCT
</p><p><strong>內容簡介：</strong>介紹Zemax中用于分析光纖耦合效率的功能模塊，包括FICL和POP，并根據實際產品形態，介紹微透鏡陣列以及光纖陣列的建模方法，以及常用的公差分析方法及多物理場分析功能。</p><p><strong>本次活動現場還特別準備了互動有禮環節：Ansys 定制小熊、盲盒、杜邦紙袋等驚喜禮品等你解鎖！
</p><p>核心模組主要是由玻璃基板以及微透鏡陣列構成的多層結構“芯片”，模組入光面由上百個微型透鏡組成，主要是將入射光聚焦到中間層；模組中間層是圖像掩膜，通過光刻工藝實現了所需的投影圖像陣列；模組出光面同樣是一層微透鏡陣列結構，能夠實現將掩膜上的圖案精確成像并投射到目標面，每個透鏡單元投影的疊加最終形成明亮清晰的最終圖像。</p><p>光闌用于阻擋雜散光，能夠消除投影成像過程中鬼影等問題。
VirtualLab Fusion自由空間傳播方法
迭代傅里葉變化及角譜方法
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衍射光學元件加工文件導出
3
周期性微納結構的優化設計
傅里葉模態法（Fourier Modal Method）仿真
微透鏡陣列仿真
（4）微透鏡陣列
微透鏡陣列通過分割光束并疊加干涉，實現多模激光的均勻化輸出，其設計難點在于抑制干涉效應、提升能量利用率。李龐躍等人[5]為提高線陣半導體激光器的光束均勻性，滿足小型掃描成像系統的微型化需求，提出了一體化透鏡陣列光束整形系統設計方案。能量利用率達88.79%，均勻性94.51%。
光源模塊導入 LED / 激光模型，依托軟件材料庫定義光譜分布、發散角與光通量參數；搭建微透鏡陣列與復曲面透鏡組成的準直勻光結構，參數化控制透鏡曲率、厚度與間距。
DMD 芯片模塊采用 MEMS 對象建模，按實際芯片參數定義微鏡尺寸、陣列排布與偏轉角度。
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從上到下，主要 Components是微透鏡陣列、紅/綠濾光片、金屬布線和過孔、抗反射 （AR） 涂層和硅襯底。每個像素的寬度為2mm，使模擬區域為4mm寬。仿真區域在X方向上設置了Bloch邊界條件，在Y方向上設置了PML吸收邊界條件。平面波源從結構的頂部入射。光源波長為550nm（綠色）。我們預計通過綠色像素的透射率高，通過紅色像素的透射率低。
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