a, Neste exemplo de imagem, B(x, y) é o feixe gaussiano, E(x, y) é a dose de exposição amostrada por estrutura. O padrão aéreo I(x, y) envolvendo B(x, y) e E(x, y). Finalmente, o efeito de resistência é descrito pela função sigmóide diferenciável, e o padrão de simulação D(x, y) é aproximado por Sigmóide (I(x, y)). b-c) Ilustração esquemática do perfil do AMLA b, antes e (c) depois do OPC, onde as linhas preta, vermelha e azul representam o perfil alvo, perfil de simulação e perfil experimental do AMLA, respectivamente. Crédito:Shiyi Luan, Fei Peng, Guoxing Zheng, Chengqun Gui, Yi Song e Sheng Liu
Como uma estrutura composta por matrizes bidimensionais de lentes em microescala, a matriz de micro-lentes (MLA) tem atraído a atenção da academia e da indústria devido às suas propriedades ópticas distintas e amplas aplicações. Recentemente, o MLA entrou gradualmente em diversos campos de aplicação, como detecção de frente de onda, exibição de realidade virtual/realidade aumentada, modelagem de feixe, imagem de ângulo de visão micro/amplo, câmera de campo de luz, comunicação óptica e muitas outras aplicações emergentes.
No entanto, com as abordagens tradicionais de fabricação de MLA, como refluxo a quente, jato de tinta e auto-montagem, é difícil fabricar matriz de micro-lentes asféricas (AMLA) diretamente com um arranjo e perfil desejados, que determinam o desempenho óptico do AMLA. Enquanto isso, os inconvenientes, como os detritos induzidos pela escrita top-down, as dificuldades no controle da topografia e a complexidade do processo, impedem a comercialização em larga escala desses métodos.
Em um novo artigo publicado em
Light:Advanced Manufacturing , uma equipe de cientistas, liderada pelo professor Chengqun Gui do State Key Laboratory of Advanced Lithography, The Institute of Technological Sciences, Wuhan University, Wuhan, e colegas de trabalho demonstraram a fabricação e caracterização de AMLA através da exposição de feixe único DLWL, que pode satisfazer a alta exigência de desempenhos ópticos.
Para controlar o perfil, um método de otimização foi empregado em nosso estudo para reduzir o desvio do perfil AMLA do desejado. Fontes de luz paralelas e espalhadas foram usadas para testar os diferentes desempenhos ópticos do AMLA, e os resultados estão muito bem com nosso projeto. Devido à alta flexibilidade de nossa abordagem, AMLA com diferentes fatores de preenchimento e um AMLA fora do eixo também podem ser facilmente fabricados com a fotolitografia de uma etapa. Finalmente, um display auto-estereoscópico com filme fino flexível foi preparado usando a tecnologia acima, que apresenta uma nova maneira de fornecer exibição holográfica flexível a baixo custo.
a, Diagrama esquemático de um MLA fora do eixo. b, Topografia tridimensional de um MLA fabricado fora do eixo. c, Matrizes de pontos focados capturados experimentalmente com o comprimento de onda operacional de 635 nm. d, MLA fora do eixo caracterizado via SEM. e-f, fotos SEM em visualizações parciais dos MLAs com fatores de preenchimento de 90,7% e 100%. Crédito:Shiyi Luan, Fei Peng, Guoxing Zheng, Chengqun Gui, Yi Song e Sheng Liu
Em comparação com os métodos tradicionais de fabricação de MLA, esta tecnologia avançada de fotolitografia é a alta flexibilidade no design, que pode melhorar significativamente o desempenho de muitos dispositivos funcionais baseados em MLA. Esses cientistas resumem a vantagem e a perspectiva de aplicação dessa tecnologia avançada de fotolitografia:
"Mostramos o AMLA com dimensões de 30 × 30 mm
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pode ser fabricado em 8 h 36 min, correspondendo a uma escrita de alta velocidade superior a 100 mm
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/h. Na verdade, podemos fabricar MLA com área maior que 500 × 500 mm
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.Enquanto isso, o perfil do AMLA fabricado foi otimizado com sucesso por meio de uma correção de proximidade óptica tridimensional (desvio relativo do perfil até 0,28%) e a rugosidade da superfície ficou abaixo de 6 nm em média."
"Ele tem muitas possibilidades de aplicação, como modelador de feixe de laser e sensor de frente de onda. Por exemplo, para realizar um modelador de feixe de forma livre, as micro-lentes dentro de um MLA devem ser alinhadas irregularmente (ou seja, as matrizes de pontos focados são distribuídas aleatoriamente) , que requer uma máscara de escala de cinza complexa para outras abordagens. Usando a tecnologia de litografia de escrita direta a laser com um alto grau de liberdade de fabricação, podemos fabricar diretamente um MLA fora do eixo para gerar matrizes de pontos irregulares sem a necessidade de uma máscara de escala de cinza complexa," eles adicionaram.
"O método de fabricação de AMLA proposto baseado na litografia de escrita a laser direta pode não apenas reduzir a dificuldade de preparar MLAs de morfologia complexa, mas também ser muito adequado para produção industrial. Isso pode reduzir muito o custo de preparação de dispositivos compostos por micro-lentes, como como endoscópios, detectores infravermelhos, displays holográficos, acopladores ópticos, etc. Portanto, teria grande impacto no tratamento médico, resgate, comunicação óptica, militar e muitos outros campos relacionados", disseram os cientistas.
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