微透镜列阵

微透镜列阵元件是由通光孔径为微米级及浮雕深度为微纳米级的透镜组成的列阵，可实现聚焦、成像、准直等功能，具有单元尺寸小、集成度高等优点。主要用于Shack-Hartmann波前传感、红外焦平面探测、CCD列阵光聚能、LD整形、激光列阵扫描、激光显示、光纤耦合、光场相机、3D显示、数字无掩膜光刻（DMD）等系统。

1、 微透镜列阵种类

1.1二元微透镜列阵

二元微透镜列阵指的是利用台阶状的面形结构来趋近于连续浮雕结构的微透镜列阵。该元件利用二元掩模通过多次套刻完成多个台阶结构的制备，可制备结构指标参数如下：

波段范围: 0.248μm ~10μm； 子口径形状：圆形、矩形、正六边形、环形等；

子透镜口径：0.01mm~4mm； 透镜材料：石英、硅、锗、硒化锌等；

典型台阶数：2、4、8、16； 衍射效率： 75%~95%。

本单位现有的二元微透镜列阵列表如下，列表中的透镜可在3周内供货。其余规格的接受订制，制作周期约1-2个月。

波长（μm）	子口径（μm）	口子径形状	焦距（mm）	列阵数	基片尺寸(mm)
1.064	275×275	四边形	8	30×30	φ14×3
1.064	1000×1000	四边形	30	16×16	φ30×5
0.55	1680（平行对边）	六边形	29.7	37×37	φ14×3
0.5	1680（平行对边）	六边形	69.8	7×9	φ20×3
1.064	1750×1750	正方形	90	6×6	φ20×3

1.2连续面形微透镜列阵

本单位采用独特的成形及面形控制技术，实现无衍射色差，适用于宽波段系统成像和聚焦的高精度连续表面微透镜列阵。

数值孔径：0.01~0.5； 透镜面形：球面、抛物面、双曲面等；

面形误差：<3%； 子透镜口径：5μm~4mm； 填充因子：> 98%；

子孔径形状：四边形、六边形、圆形、矩形等；

透镜材料：石英、硅、锗、硒化锌、K9、氟化钙、PMMA、PC等

1.2.1柱透镜列阵

可以研制任意面形分布（如非球面）的微柱透镜列阵，结构周期20μm~5mm，应用于光聚焦、整形等领域。下图所示为本单位研制的特殊面形的柱镜结构，面形精确控制在50nm，表面粗糙度小于10nm。

1.2.2 四边形微透镜列阵

四边形微透镜是指口径形状为四边形或者按照四边形排布的透镜。本单位可以定制口径范围在5μm~5mm之间的四边形微透镜列阵。

现有四边形微透镜列阵列表如下，可在1～2周内供货。其余规格的接受订制，制作周期约1-2个月。

子口径（μm）	子口径形状	列阵数	可订制焦距范围（mm）	基片尺寸(mm)
20×20	正方形	2000×2000	0.1-1	可订制
100×100	正方形	400×400	0.6-20	可订制
150×150	正方形	300×300	1-60	可订制
180×180	正方形	64×64	1.8-90	φ20×3
200×200	正方形	42×42	2-100	φ14×3
300×300	正方形	150×150	5-240	可订制
400×400	正方形	21×21	9-440	φ14×3
500×500	正方形	80×80	14-680	可订制
545×545	正方形	26×26	17-810	φ25×3
600×600	正方形	34×34	20-980	φ30×5
680×680	正方形	24×24	25-1260	φ25×3
700×700	正方形	65×65	27-1340	可订制
720×720	正方形	30×30	28.5-1400	φ45×5
800×800	正方形	10×10	35-1750	φ20×3
850×850	正方形	18×18	40-1970	φ20×3
1000×1000	正方形	25×25	55-2730	φ40×5
1200×1200	正方形	9×9	80-3940	φ20×3
1380×1380	正方形	30×30	105-5200	φ60×6
1440×1440	正方形	26×26	115-5670	φ60×6
3300×3300	正方形	5×5	600-29780	φ25×3

1.2.3六边形微透镜列阵

六边形微透镜列阵指的是口径形状为六边形或者按照六边形排布的微透镜列阵。可定制口径大小在50um~5mm（透镜中心间距）之间的六边形微透镜列阵。

现有六边形微透镜列阵列表如下，可在1～2周内供货。其余规格接受订制，制作周期约1-2个月。

子口径（μm）	子口径形状	列阵数	可订制焦距范围（mm）	基片尺寸(mm)
207（平行对边）	六边形	13×13	1.2-88	φ14×3
259（平行对边）	六边形	77	2.5-183	φ14×3
300（中心间距）	圆形（六边形排布）	≥100×100	3.2-246	可订制
336（平行对边）	六边形	17×17	4-308	φ14×3
480（平行对边）	六边形	17×19	8.4-630	φ14×3
1120（平行对边）	六边形	13×13	46-3430	φ25×3
1360（平行对边）	六边形	187	68-5000	φ25×3

1.2.4任意排布任意面形微透镜列阵

可以按照客户的特殊需求订制任意面形任意排布的微透镜列阵。以下为本单位所制备的离轴型微透镜列阵的形貌图以及焦斑图。

2、微透镜列阵典型应用

2.1哈特曼波前传感器

微透镜列阵是夏克-哈特曼波前传感器波前分割的核心器件，通过计算其焦斑位置的偏移来测量波前。该波前传感系统可应用于半导体制造、航空航天、眼科医学等研究及工业加工领域的高精度、无损、在线波前检测。

2.2 焦平面聚能器件

由于传感器本身的结构特点，感光元与感光元之间存在间隙，这些间隙的存在造成光入射能量的极大损失，利用微透镜列阵将原本入射到这些间隙上的光会聚到感光元上，可以极大的提高传感器的光能利用率。

2.3光场相机

利用微透镜列阵与场镜之间的相互匹配，获取大数据量丰富的图像数据，利用后续算法可实现多景深图像信息再现，进而可实现连续空间的数据获取。

2.4三维显示

利用微透镜列阵与微结构图形之间的相互作用，可实现三维立体影像的获取和重现，进而发展可应用于包装、防伪、3D印刷、立体广告牌、三维影视、立体画等技术领域。