产品
目录
解决方案
目录
技术
目录
用于科学研究和工业现代化。
图.设计的自由曲面光学器件（来源：Design and fabrication of a freeform microlens array for a compact large-field-of-view compound-eye camera）
自由曲面定义为如图所示这样的曲面，该曲面的表面形状缺少围绕垂直于平均平面的轴的平移或旋转对称性。自由曲面的光学器件涉及具有至少一个自由形式的表面的光学设计，根据ISO标准17450-1：2011，该表面关于垂直于平均平面的轴没有平移或旋转对称性。 至少从1990年代开始，非成像和照明光学器件就利用了自由曲面。
将自由曲面的光学器件和表面集成至成像系统中仍然是一项重大挑战。然而，自由曲面的光学设计所带来的新的自由度则驱动着业界不屈地想要克服这些挑战。这些额外的自由度可以带来许多潜在的优势，包括系统的小型化，减少元件数量，甚至带来全新的光学功能，所有这些都会对光学行业产生深远的影响。制造和计量必须与设计并驾齐驱，以实现自由形式光学的全部潜力。
因此，根据以上工艺存在的问题，基于我们对加工微光学元件的理解，我们推荐使用激光三维纳米打印技术来制作自由曲面光学元件的方法。可能的途径有以下两种：
1.聚合物掩模刻蚀的方法。
这种方法分为两个主要步骤：1）使用激光纳米三维打印的方式在聚合物中制作出微透镜阵列的结构。2）然后以聚合物的微透镜阵列作为掩模，通过刻蚀的方式将图形转移到石英基片上。
2. 激光在石英玻璃直写配合选择性酸刻蚀的方法。
这种方法也有两个主要步骤：1）使用高功率激光在石英玻璃（可以是各种玻璃）里面直接通过飞秒激光引入的相变，写入所要加工的微透镜阵列的反结构（就是需要刻蚀去除的结构）2）使用选择性酸刻蚀的方法将需要去除的地方刻蚀掉。
图1.设计的自由曲面光学器件（来源：Design and fabrication of a freeform microlens array for a compact large-field-of-view compound-eye camera）
图2. 设计的自由形态表面的相结构图
上述两种方式都有很高的可行性。但是相对来说，第一种方式所需要满足的要求更多一些，包括1）光刻胶的抗刻蚀能力和 2）干法刻蚀的成本相对会高一些。因此，我们更加推荐第二种技术。同时，虽然高功率飞秒激光加工可以通过激光烧蚀的方法直接刻蚀出相应的结构。但是激光烧蚀的方法是基于微爆破的原理，可能产生较高的表面粗糙度。因此，我们还是推荐通过激光在石英玻璃表面引入材料相变，配合选择性刻蚀的方法来制作，能实现光学平的表面，有利于提高成像质量。
INNOFOCUS
自由形态的光学器件可广泛用于汽车照明、光学成像、雷达测距、红外成像等领域。
微型光学元件是制造小型光电系统的关键部件，它具有体积小、重量轻、成本低的优点，可以实现普通光学元件难以实现的微小、阵列、集成、成像和波前转换等新颖功能。目前，光学系统的微型化和集成化已经成为各种应用的主要趋势。微型光学器件在光学成像和显示系统、光电系统、激光设备、热成像设备、夜视设备、红外扫描设备、显示系统、摄像系统、变焦镜头、医疗诊断用基金镜、内窥镜、渐进式镜头、手机、PDA、CD和DVD等方面发挥着越来越大的作用。
在应用需求的推动下，微光器件制造技术的研究也在不断深入。除了传统的超精密机械制造技术外，还出现了多种现代制造技术，如电子束写入技术、光刻技术、蚀刻技术、复制技术和镀膜技术。这些技术都是从微电子元件的微细加工技术发展而来的，但与原来的电子元件不同，三维成型精度和装配精度对光学元件至关重要，将直接影响其性能，因此这些方法都有各自的缺陷和使用限制。一般来说，加工精度和加工速度及产量是相互矛盾的目标，难以平衡。
NanoPrint 3D智能激光纳米制造系统的制造，基于激光与物质的非线性作用，可以实现多种材料的三维高精度微纳结构，为微光学元件的制造提供了新的思路。它还利用了多焦点并行加工技术，可以将制造效率和生产力提高数百倍，将激光直写技术从实验室推向生产制造环境。
以NanoPrint系统为代表的激光三维纳米制造技术，实现了非球面镜片、微透镜阵列、金字塔形微结构表面、减反射光栅、自由曲面光学元件等结构的制造，具有传统制造设备不具备的优势，如结构设计灵活、精度高、速度快等。它的主要特点是能够以纳米级的精度制造出真正的三维结构。