a, En este ejemplo de imagen, B(x, y) es el haz gaussiano, E(x, y) es la dosis de exposición muestreada por estructura. El patrón aéreo I(x, y) convolucionando B(x, y) y E(x, y). Finalmente, el efecto de resistencia se describe mediante la función sigmoide diferenciable, y el patrón de simulación D(x, y) se aproxima mediante Sigmoid (I(x, y)). b-c) Ilustración esquemática del perfil AMLA b, antes y (c) después de OPC, donde las líneas negras, rojas y azules representan el perfil objetivo, el perfil de simulación y el perfil experimental de AMLA respectivamente. Crédito:Shiyi Luan, Fei Peng, Guoxing Zheng, Chengqun Gui, Yi Song y Sheng Liu
Como una estructura compuesta por conjuntos bidimensionales de lentes a microescala, el conjunto de microlentes (MLA) ha atraído la atención tanto de la academia como de la industria debido a sus propiedades ópticas distintivas y amplias aplicaciones. Recientemente, MLA ha entrado gradualmente en diversos campos de aplicación, como la detección de frente de onda, la pantalla de realidad virtual/realidad aumentada, la formación de haces, la imagen de ángulo de visión micro/amplio, la cámara de campo de luz, la comunicación óptica y muchas otras aplicaciones emergentes.
Sin embargo, con los enfoques tradicionales de fabricación de MLA, como el reflujo en caliente, el chorro de tinta y el autoensamblaje, es difícil fabricar una matriz de microlentes asféricas (AMLA) directamente con la disposición y el perfil deseados, lo que determina el rendimiento óptico de AMLA. Mientras tanto, los inconvenientes, como los desechos inducidos por la escritura de arriba hacia abajo, las dificultades en el control de la topografía y la complejidad del proceso, dificultan la comercialización a gran escala de estos métodos.
En un nuevo artículo publicado en Light:Advanced Manufacturing , un equipo de científicos, dirigido por el profesor Chengqun Gui del State Key Laboratory of Advanced Lithography, The Institute of Technological Sciences, Wuhan University, Wuhan, y colaboradores han demostrado la fabricación y caracterización de AMLA a través de la exposición de haz único DLWL, que puede satisfacer el alto requisito de rendimiento óptico.
Para controlar el perfil, en nuestro estudio se empleó un método de optimización para reducir la desviación del perfil AMLA del deseado. Se utilizaron fuentes de luz dispersa y paralela para probar los diferentes rendimientos ópticos del AMLA, y los resultados se ajustan bastante bien a nuestro diseño. Debido a la alta flexibilidad de nuestro enfoque, AMLA con diferentes factores de relleno y un AMLA fuera del eje también se pueden fabricar fácilmente con la fotolitografía de un solo paso. Finalmente, se preparó una pantalla autoestereoscópica con película delgada flexible utilizando la tecnología anterior, que muestra una nueva forma de proporcionar una pantalla holográfica flexible a bajo costo.
a, Diagrama esquemático de un MLA fuera del eje. b, Topografía tridimensional de un MLA fuera del eje fabricado. c, Conjuntos de puntos enfocados capturados experimentalmente con la longitud de onda operativa de 635 nm. d, MLA fuera del eje caracterizado a través del SEM. e-f, fotos SEM en vistas parciales de los MLAs con factores de relleno del 90,7% y 100%. Crédito:Shiyi Luan, Fei Peng, Guoxing Zheng, Chengqun Gui, Yi Song y Sheng Liu
En comparación con los métodos tradicionales de fabricación de MLA, esta tecnología de fotolitografía avanzada tiene una gran flexibilidad en el diseño, lo que puede mejorar significativamente el rendimiento de muchos dispositivos funcionales basados en MLA. Estos científicos resumen las ventajas y las perspectivas de aplicación de esta avanzada tecnología de fotolitografía:
"Mostramos el AMLA con unas dimensiones de 30 × 30 mm 2 se puede fabricar en 8 h 36 min, lo que corresponde a una escritura de alta velocidad superior a 100 mm 2 /h. De hecho, podemos fabricar MLA con un área superior a 500 × 500 mm 2 Mientras tanto, el perfil de AMLA fabricado se optimizó con éxito a través de una corrección de proximidad óptica tridimensional (desviación relativa del perfil de hasta 0,28 %) y la rugosidad de la superficie fue inferior a 6 nm en promedio".
"Tiene muchas posibilidades de aplicación, como formador de haz láser y sensor de frente de onda. Por ejemplo, para realizar un formador de haz de forma libre, las microlentes dentro de un MLA deben alinearse de manera irregular (es decir, las matrices de puntos enfocados se distribuyen aleatoriamente) ", que requiere una máscara de escala de grises compleja para otros enfoques. Usando la tecnología de litografía de escritura directa por láser con un alto grado de libertad de fabricación, podemos fabricar directamente un MLA fuera del eje para generar matrices de puntos no regulares sin el requisito de una máscara de escala de grises compleja". agregaron.
"El método de fabricación de AMLA propuesto basado en la litografía de escritura láser directa no solo puede reducir la dificultad de preparar MLA de morfología compleja, sino que también es muy adecuado para la producción industrial. Esto puede reducir en gran medida el costo de preparación de dispositivos compuestos por microlentes, como como endoscopios, detectores infrarrojos, pantallas holográficas, acopladores ópticos, etc. Por lo tanto, tendría un gran impacto en el tratamiento médico, rescate, comunicación óptica, militar y muchos otros campos relacionados", dijeron los científicos. Método de fabricación simple y económico preparado para expandir las aplicaciones de microlentes
