微透鏡陣列技術
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
微透鏡陣列技術的實例教程
文章發布：上海安世亞太官方訂閱號（搜索：PeraShanghai）
聯系我們：021-58403100
隨著科學技術的發展，人們對器件的微型化和集成化的要求越來越高，這些微型器件具有能耗少、功能集成、設計自由程度高等特點。尤其是在光學領域，集成光波導芯片等器件在具有與傳統器件相同功能的基礎上，其體積卻可以縮小幾十倍。
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。科研人員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。
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 其主要功能是通過空間光耦合技術，將多個輸入光信號同時傳輸并切換至輸出光纖端口。WSS中負責將空間光束與光纖耦合的端口陣列模塊，決定了M×N端口WSS的關鍵參數，如輸入/輸出端口數量和插入損耗。本文采用強大的物理光學仿真工具VirtualLab Fusion 2023.1（Build 1.558）軟件，設計優化了硅基微透鏡陣列，實現1143 μm間距光纖陣列的高精度耦合。最終，所設計的微透鏡經制造驗證，在3 dB插入損耗條件下展現出優異的聚焦能力。該微透鏡陣列耦合系統在傳輸約300 mm距離后，可生成28個直徑約1mm（光束1/e2直徑）的聚焦光斑，顯著擴展了波長選擇開關的端口數量。該微透鏡陣列設計方法顯著提升了M×N端口波長選擇開關的端口數量，成功擴展至令人矚目的28×28端口規模。
展開 其主要功能是通過空間光耦合技術，將多個輸入光信號同時傳輸并切換至輸出光纖端口。WSS中負責將空間光束與光纖耦合的端口陣列模塊，決定了M×N端口WSS的關鍵參數，如輸入/輸出端口數量和插入損耗。本文采用強大的物理光學仿真工具VirtualLab Fusion 2023.1（Build 1.558）軟件，設計優化了硅基微透鏡陣列，實現1143 μm間距光纖陣列的高精度耦合。最終，所設計的微透鏡經制造驗證，在3 dB插入損耗條件下展現出優異的聚焦能力。該微透鏡陣列耦合系統在傳輸約300 mm距離后，可生成28個直徑約1mm（光束1/e2直徑）的聚焦光斑，顯著擴展了波長選擇開關的端口數量。該微透鏡陣列設計方法顯著提升了M×N端口波長選擇開關的端口數量，成功擴展至令人矚目的28×28端口規模。
展開 摘要
微透鏡陣列在數字投影儀、光學擴散器、三維成像等各種光學應用中得到越來越多的關注。VirtualLab Fusion允許應用一種先進的場跟蹤算法，通過所謂的多通道概念來分析這樣的數組元素。在本例中，介紹了微透鏡陣列組件的配置和使用。
微透鏡陣列的結構配置
場通過哪一種方法通過MLA傳播？
子通道分解 ? 該MLA組件的特點是，用戶可以選擇是通過一步(a)通過多個微透鏡傳播整個場，還是先分解場，使每個微透鏡單獨評估，每個這些所謂的子通道的輸出場隨后通過后續系統進行進一步處理，然后所有場被適當地放在一起(b) .? 子通道模擬更準確，但可能需要更長的時間。 哪種選擇更合適取決于多種因素。例如 微透鏡的數量，表面變化的強度，? 在哪里評估透鏡后面的場（近場、焦點、遠場）。 所以最好測試這兩個選項。? 有關配置，請轉到通道配置頁面上的“子通道：X 域”選項卡.
More Info about Subchannel Concept 子通道評估 ? VirtualLab Fusion還可以分別評估每個微透鏡的結果. ? 在“通道模式管理”選項卡上，通道模式可以通過它們的索引來選擇.
近場評估探測器的定位
區域邊界管理
場景演示
演示示例的配置
光線追跡結果: 綜述
光線追跡結果: 遠場
場追跡結果: 近場的能量密度
場追跡結果: 遠場的能量密度
在這里，沒有子通道的模擬中出現的數值偽影對遠場的影響較小。
展開 
微透鏡陣列技術的相關專題、標簽、搜索
微透鏡陣列技術的最新內容
摘要
近幾十年來，CMOS傳感器的像素尺寸已經從~10μm縮小到~2μm，甚至更小。通過減小像素尺寸，可以獲得更高的空間分辨率。同時，這也給每個像素上微透鏡的功能帶來了問題。在本例中，我們研究了像素尺寸等于或低于2μm的CMOS傳感器的性能。采用嚴格的FMM/RCWA進行仿真，以驗證微透鏡的有效性。
建模任務
模擬&設置：單平臺互操作性
建模技術的單平臺互操作性
在模擬中達到正確的精度
摘要 ：M×N端口波長選擇開關（WSS）是光通信系統中可重構光分插復用器和光交換節點的重要器件。其主要功能是通過空間光耦合技術，將多個輸入光信號同時傳輸并切換至輸出光纖端口。WSS中負責將空間光束與光纖耦合的端口陣列模塊，決定了M×N端口WSS的關鍵參數，如輸入/輸出端口數量和插入損耗。本文采用強大的物理光學仿真工具VirtualLab Fusion 2023.1（Build 1.558）軟件，
摘要：M×N端口波長選擇開關（WSS）是光通信系統中可重構光分插復用器和光交換節點的重要器件。其主要功能是通過空間光耦合技術，將多個輸入光信號同時傳輸并切換至輸出光纖端口。WSS中負責將空間光束與光纖耦合的端口陣列模塊，決定了M×N端口WSS的關鍵參數，如輸入/輸出端口數量和插入損耗。本文采用強大的物理光學仿真工具VirtualLab Fusion 2023.1（Build 1.558）軟件，設計優化了硅基微透鏡陣列
在VirtualLab Fusion中，光柵結構是在“堆棧”中配置的，根據光柵的幾何形狀，可以用一系列界面或特殊介質構造光柵結構。在這種使用情況下，說明了基于界面的光柵結構的配置。
使用界面配置光柵結構
通過連續減小CMOS傳感器的像素尺寸，近幾十年來已經實現了越來越好的空間分辨率，并且這種趨勢有望繼續。但是，這便將關注點放到位于每個像素頂部的微透鏡上。當像素尺寸接近波長時，微透鏡是否仍可以按預期聚焦光線？我們在選定的示例中使用VirtualLab Fusion研究了此問題。
集成微透鏡陣列的CMOS傳感器分析
1. 摘要
在最近的幾十年里，COMS傳感器的像素尺寸由最初大于10um以發展至2um，甚至更小。通過減小像素尺寸以獲得更高的空間分辨率。與此同時，這也為覆蓋在每個像素上的微透鏡的功能帶來了疑問。在此示例中，我們研究了像素大小等于或小于2um CMOS傳感器的性能。 并在仿真分析中采用嚴格的FMM / RCWA以檢測微透鏡的有效性。
2. 建模任務
摘要
近幾十年來，CMOS傳感器的像素尺寸已經從~10μm縮小到~2μm，甚至更小。通過減小像素尺寸，可以獲得更高的空間分辨率。同時，這也給每個像素上微透鏡的功能帶來了問題。在本例中，我們研究了像素尺寸等于或低于2μm的CMOS傳感器的性能。采用嚴格的FMM/RCWA進行仿真，以驗證微透鏡的有效性。
建模任務
模擬&設置：單平臺互操作性
建模技術的單平臺互操作性
摘要
近幾十年來，CMOS傳感器的像素尺寸已經從~10μm縮小到~2μm，甚至更小。通過減小像素尺寸，可以獲得更高的空間分辨率。同時，這也給每個像素上微透鏡的功能帶來了問題。在本例中，我們研究了像素尺寸等于或低于2μm的CMOS傳感器的性能。采用嚴格的FMM/RCWA進行仿真，以驗證微透鏡的有效性。
建模任務
模擬&設置：單平臺互操作性
建模技術的單平臺互操作性
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
摘要
微透鏡陣列在數字投影儀、光學擴散器、三維成像等各種光學應用中得到越來越多的關注。VirtualLab Fusion允許應用一種先進的場追跡算法，通過所謂的多通道概念來分析這樣的數組元素。在本例中，介紹了微透鏡陣列組件的配置和使用。
微透鏡陣列的結構配置
場通過哪一種方法通過MLA傳播？
子通道分解
