[发明专利]一种环烯烃共聚物微透镜阵列的制备方法

说明书

本发明提供的环烯烃共聚物微透镜阵列的制备方法，采用热压工艺制作微透镜阵列，无需曲面加工工艺，操作简单，效率高，误差小适合大面积微透镜阵列的批量化制备；同时，本发明提供的环烯烃共聚物微透镜阵列的制备方法，采用环烯烃共聚物在熔融状态下受压力重力和表面张力的作用，形成微透镜阵列节省了制作模具的成本和时间；本发明提供的环烯烃共聚物微透镜阵列的制备方法，采用光刻和刻蚀的方法，在基底上制作微孔阵列，具有良好的阵列均匀性和重复性；本发明提供的环烯烃共聚物微透镜阵列的制备方法，采用直接热压剥离的方法得到孔径光阑，相对反相光刻对准方法，工序简单易于操作可重复性强，解决了反向光刻对准方法对准工序复杂的问题。

技术领域

本发明涉及微机械加工技术领域，特别涉及一种环烯烃共聚物微透镜阵列的制备方法及环烯烃共聚物微透镜阵列。

背景技术

微透镜阵列是通光孔径及矢高深度为微米级的透镜组成的阵列，具有传统透镜聚焦、成像等基本成像功能，亦能够用于波前传感、光束整形等调制功能，被广泛应用于光通信和光电子等领域。微透镜阵列按照基质主要分为石英玻璃材质以及聚合物材质。玻璃材质的微透镜阵列成本高，加工工艺复杂，难与系统集成。TOPAS公司生产的COC(环烯烃共聚物)作为传统材料的改进性材料，具有与PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸树脂)相匹敌的光学性能以及高于PC(聚碳酸酯)的耐热性，且相较PMMA和PC更加优良的尺寸稳定性，易于切割集成等优点，被视为玻璃材料的最佳替代材料。

目前，用于聚合物微透镜阵列的制造方法主要有：光刻胶回流法、激光直写法、微喷打印法和热压成型法等。其中热压成型法采用聚合物复制技术，形貌相对可控，加工效率高，更适合大批量生产。热压成型法是一种直接将模具图形转移到聚合物衬底材料上的方法。所用模具一般为金属材质，通过超精密切削和电铸等微加工工艺制得，制作周期长，加工成本高。另外，透镜的材料和形貌直接决定着透镜的功能，采用金属模具热压后脱模的粘附问题会严重影响透镜的形貌，从而影响其光学性能。如果粘附问题严重的话还会损毁模具，这严重影响了微透镜阵列的制作效率，并使制作成本大大升高。

目前，多数微透镜阵列制作工艺均不能达到100％的占空比，经不具功能结构区域透射的光束，会影响整个系统的光对比度，尤其在光谱分析系统中。为了提高信噪比，通常会配套透镜阵列制作信号隔离通道，导致加工成本、系统体积倍增。

CN1141603C公开了一种微透镜阵列型光漫透射器及其制备方法。由均匀排列的石英微透镜阵列构成，衬底上均匀分布的微孔内安装微透镜，前、后荫罩上均匀分布与微透镜相对应的略小孔径的微孔，微透镜位于前后荫罩之间的衬底微孔中央。前、后荫罩分别作为透镜的孔径光阑和视场光阑。前荫罩的迎光面采用真空蒸镀工艺镀上铝发射膜，并加镀SiOx保护膜，后荫罩的表面进行电镀染黑处理，可通过更换具有不同通光孔径的前荫罩来改变透射光亮度。但是，采用石英材质的漫反射器虽然有良好的机械性能，但每个透镜单元结构都需要单独安装，无法实现大批量生产。

CN104834030B公开了一种仿生复眼成像系统的光阑阵列加工方法，根据平面微透镜阵列单元的大小，确定平面微孔光阑阵列中光阑单元的尺寸，并根据需要确定阵列边缘倾斜角度，最终形成凸型微四棱锥阵列；将得到的四棱锥阵列进行电铸，翻印得到电铸材料的平面微孔光阑阵列结构。可实现光阑阵列和透镜阵列的自动对正，且有效解决了透镜阵列和光阑阵列装调困难的问题。但是，配套光阑阵列的需要单独加工，延长了系统的制作周期和成本，增大了整个微透镜的尺寸，不便于与系统集成。

201811266451.4公布了一种环烯烃带有金属光阑的微透镜制备方法，该方法，利用光刻法形成微透镜阵列，并转移到环烯烃共聚物上，再采用反向光刻对准的方法，在环烯烃共聚物上形成第二微透镜阵列，蒸镀金属后，置于丙酮溶液，直接剥离得到带光阑的微透镜阵列。但是该方法采用反向对准时，对准精度难以准确保持，并且工艺复杂步骤较多，制约了经济成本。

发明内容

有鉴如此，有必要针对现有技术存在的缺陷，提供一种制备工艺简单且光学微透镜的尺寸精度及形貌易保证的环烯烃共聚物微透镜阵列的制备方法。