隨著對光電子器件小型化的日益增長的需求，微透鏡陣列已經引起了廣泛的關注，并成為一種廣泛用于緊湊型成像、傳感、光通信等領域的重要的微光學器件。通常，微透鏡陣列由具有光學表面光滑度和卓越均勻性的多個微米級透鏡組成，這增加了對加工精度的要求?，F在，來自新加坡科技設計大學（SUTD）和位于中國深圳的南方科技大學（SUSTech）的研究人員提出了一種將振蕩輔助數字光處理（DLP）3D打印與灰度UV曝光集成的方法。合作伙伴稱這種結合將創造“具有光學表面光滑度的超快而靈活的微透鏡陣列制造”。

通過振蕩輔助3D打印制造的光學平滑微透鏡陣列

這項工作已發表在《應用材料與接口》上，論文標題為“通過振動輔助數字光處理對光學平滑微透鏡陣列進行超快3D打印”。SUSTech的Qi Ge副教授評論說：“具有幾何表面光滑度的小幾何形狀的3D打印是一個巨大的挑戰。在我們的方法中，通過計算設計的灰度圖案可在單次UV曝光下實現微透鏡輪廓，從而消除了存在于傳統逐層3D打印方法中的階梯效應。使用投影透鏡振蕩可進一步消除由于離散像素之間的間隙而形成的鋸齒狀表面?！?/p>

平穩的操作員

開發人員補充說：“包括掃描電子顯微鏡和原子力顯微鏡在內的詳細形態特征表明，投影透鏡振蕩的整合使透鏡表面變得光滑，并將表面粗糙度從200 nm降低到大約1 nm?！痹撜撐牡牡谝蛔髡?，SUTD的博士后研究員Chao Yuan表示：“除了表面粗糙度外，透鏡輪廓在光學性能中也起著關鍵作用。為了更好地協助微透鏡陣列制造的灰度設計，我們開發了一種理論模型來描述光聚合過程并預測透鏡輪廓?！痹撜撐牡牧硪晃还餐谝蛔髡?，SUTD的另一位博士后研究員Kavin Kowsari說：“基于DLP的3D打印為微透鏡陣列的制造提供了顯著的靈活性。不同尺寸、幾何形狀和輪廓的微透鏡都可以用一種具有不同灰度圖案的紫外線曝光在其上進行打印。

“相對于其他制造方法，我們基于振動輔助DLP的打印方法既省電又省時，不會降低光學性能，便于商業化和大規模生產。這種方法也為其他對超光滑表面的要求很高的制造領域提供了啟發性的啟示?！边@項工作是由SUTD的數字制造和設計中心資助的，該中心得到了新加坡國家研究基金會的支持。該研究已發表在ACS Applied Materials＆Interfaces上。