微凹透镜阵列结构是光学器件中的一种常见组件,具有较强的聚焦和成像能力。以往制备此类结构的方法有热回流、灰度光刻、干法刻蚀和注射浇铸等。受加工手段的限制,传统的微透镜阵列往往是在1个平板衬底上加工出一系列相同尺寸的凹透镜结构,这样的1组微透镜阵列无法将1个平面物体聚焦至1个像平面上,会产生场曲。在商业生产中,为了消除场曲这种光学像差,只能在后续光路中引入场镜组来进行校正,从而增加了器件复杂度和成本。如果采用3D飞秒激光打印来加工微凹透镜阵列即可通过设计一系列具有渐变深度的微凹透镜单元直接消除场曲。如需详细了解双光子聚合(2PP)和双光子灰度光刻(2GL ®)的内容请咨询Nanoscribe中国分公司-纳糯三维。广东2PP灰度光刻系统
微纳3D打印其实和与灰度光刻有点相似,但是原理不同,我们常见的微纳3D打印技术是双光子聚合和微纳金属3D打印技术,利用该技术我们理论上可以获得任意想要的结构,不光是微透镜阵列结构(如下图5所示),该方法的优势是可以完全按照设计获得想要的结构,对于双光子聚合的微结构,我们需要通过LIGA工艺获得金属模具,但是对于微纳金属3D打印获得的微纳米结构可以直接进行后续的复制工作,并通过纳米压印技术进行复制。灰度光刻的就是利用灰度光刻掩膜版(掩膜接触式光刻)或者计算机控制激光束或者电子束剂量从而达到在某些区域完全曝透,而某些区域光刻胶部分曝光,从而在衬底上留下3D轮廓形态的光刻胶结构(如下图4所示,八边金字塔结构)。微透镜阵列也是类似,可以通过剂量分布的控制来控制其轮廓形态广东2PP灰度光刻系统灰度光刻技术具有很高的灵活性,可以通过控制光的幅度和相位。
微透镜阵列对表面质量和形貌要求比较高,因此对制备工艺提出了很严格的要求。科研人员提出了许多方法来实现具有高表面质量的微透镜阵列的高效制备,比如针对柔性材料的热压印成型方法实现了大面积微透镜阵列;利用灰度光刻工艺和转印方法在柔性的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)衬底上实现了微透镜阵列;利用光刻和热回流方式实现了基于聚二甲基硅氧烷材料的微透镜阵列等。上述方法可以实现具有较高表面质量的微透镜阵列,但通常需要使用复杂的工艺和步骤。此外,这些微透镜基质通常为软质材料,材料本身的机械抗性和耐酸碱的能力比较差。相对而言,透明硬脆材料例如石英、蓝宝石等由于其极高的硬度和极强的化学稳定性,在光学窗口、光学元件等方面的应用更加广。因此,如何制备具有高表面质量的透明硬脆材料微透镜阵列等微光学元件成为研究人员研究的焦点。
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纳米纹理在纳米技术中起着越来越重要的作用。近期的研究表明,可以通过空间调节其纳米级像素的高度来进一步增强其功能。但是,实现该概念非常具有挑战性,因为它需要对纳米像素进行“灰度”打印,其中,纳米像素高度的精度需要控制在几纳米之内。只有少数几种方法(例如,灰度光刻或扫描束光刻)可以满足这种严格的要求,但通常其成本较高,并且它们中的大多数需要化学开发过程。因此,具有高垂直和水平分辨率的可重构灰度纳米像素打印技术受到高度追捧。灰度光刻技术可以应用于微电子、光电子、生物医学等多个领域。山东工业级灰度光刻3D微纳加工
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QuantumX新型超高速无掩模光刻技术的重要部分是Nanoscribe独有专项的双光子灰度光刻技术(2GL®)。该技术将灰度光刻的出色性能与双光子聚合的精确性和灵活性完美结合,使其同时具备高速打印,完全设计自由度和超高精度的特点。从而满足了高级复杂增材制造对于优异形状精度和光滑表面的极高要求。这种具有创新性的增材制造工艺很大程度缩短了企业的设计迭代,打印样品结构既可以用作技术验证原型,也可以用作工业生产上的加工模具。Nanoscribe双光子灰度光刻微纳打印系统技术要点在于:这项技术的关键是在高速扫描下使激光功率调制和动态聚焦定位达到精细同步,这种智能方法能够轻松控制每个扫描平面的体素大小,并在不影响速度的情况下,使得样品精密部件能具有出色的形状精度和超光滑表面。该技术将灰度光刻的出色性能与双光子聚合的精确性和灵活性*结合,使其同时具备高速打印,完全设计自由度和超高精度的特点广东2PP灰度光刻系统