一种双面微透镜阵列及其制备方法

本发明涉及微光学技术领域，具体涉及一种双面微透镜阵列及其制备方法。

背景技术：

光刻，指的是利用光照在光刻胶上形成特定形状并将形状转移到玻璃或半导体等其他材料上的一种技术。

微透镜镜片薄，可复制，价格低，可以微型化和阵列化，并且可以同微电子器件一起集成化，提供微光电一体的集成器件，在光通讯，光存储，光互连与光交换，光学信息处理和微光学传感器方面有着广泛的应用，配合机器视觉和激光器等部件可以实现各种功能。

现有微光学阵列大都是单侧微透镜，在需要大数值孔径的系统中，单侧微透镜是无法满足要求的，而现有制备双面微透镜的方式有以下三种：

1、中国专利cn107193064a公开了一种双面复眼透镜成像晶片及其制备工艺，其工艺为将两片单侧微透镜阵列拼接，这种方法制作双面微透镜阵列需要曝光两次，而且在厚度，精准度，成像质量上都劣于单次成形的双面微透镜阵列；

2、采用双面光刻的方式，双面光刻需要上下两套光刻成像系统，需要对准以及更高的仪器成本；

3、采用压印法制备双面微透镜阵列，使用这种方法制备双面微透镜首先需要制作模子，提高了制作成本，而且精度不高。

技术实现要素：

为了克服现有技术所存在的缺陷，本发明提供了一种双面微透镜阵列及其制备方法，制作方便，制作成本低，数值孔径大，成像质量好。

为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：

一种双面微透镜阵列，包括玻璃基板，所述玻璃基板的双侧均带有微透镜阵列结构。

进一步的，所述微透镜阵列结构为平面六边形排列的微透镜阵列结构，所述透镜的边长为29微米至31微米，约在30微米左右，填充系数为99％至100％，极其接近于100％。

基于上述的双面微透镜阵列，本发明还提供了一种双面微透镜阵列制备方法，包括以下步骤：

s1、在玻璃基板的双侧涂布光刻胶；

s2、将涂好光刻胶的玻璃基板放置在光刻平台上；

s3、使用光刻机进行曝光；

s4、曝光后进行显影操作；

s5、将显影后的玻璃基板放入恒温箱中；

s6、通过图形转移方式将光刻胶图案转移到玻璃基板上。

进一步的，在步骤s1中，所述光刻胶为负性光刻胶。

进一步的，在步骤s3中，所述光刻机为dmd光刻机。

进一步的，在步骤s3中，只进行一次曝光，透明材质的玻璃基板上下两侧的光刻胶都得到曝光，由于光学玻璃基板是透明的，所以上下两侧的光刻胶都被曝光。

进一步的，在步骤s4中，将曝光过的玻璃基板放入显影液中进行显影，因为使用的是负性光刻胶，被光照射的位置会不溶于显影液，而未被光照射的光刻胶将溶解在显影液中。

进一步的，在步骤s4中，将曝光过的玻璃基板放入显影液显影一定时间，显影时间视制作结构和光刻胶的种类各有不同，显影后的玻璃基板双侧的光刻胶形成有若干个独立的六边形柱体阵列结构。

进一步的，在步骤s5中，将恒温箱的温度设定到光刻胶的玻璃化转变温度，放入的时间视所需结构和光刻胶的种类各有不同，六边形柱体由于温度变为玻璃态，拥有一定的流动性，由于张力，六边形柱体阵列结构变为六边形球面透镜结构。

进一步的，在步骤s6中，通过湿蚀刻或干蚀刻的方式将光刻胶所形成的图案转移到玻璃基板上。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明使用单侧光刻即可进行双面微透镜的成型，无需上下对准，制作步骤少，微透镜成像质量高，制备的大数值孔径双面微透镜阵列可应用于光通讯，光存储，光互连与光交换，光学信息处理和微光学传感器等方面，具有较强的实用性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据附图获得其他的附图。

图1为本发明的步骤s1中的玻璃基板与光刻胶的结构示意图；

图2为本发明的步骤s3中的操作示意图；

图3为本发明的完成步骤s4后的结构示意图；

图4为本发明的双面微透镜阵列放入恒温箱前后的结构变化示意图；

图5为本发明的双面微透镜阵列蚀刻前后的结构示变化意图。

其中：1、玻璃基板；2、光刻胶；3、光刻机；4、六边形柱体阵列结构；5、六边形球面透镜结构。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例包括：

一种双面微透镜阵列，包括玻璃基板1，玻璃基板1的双侧均带有微透镜阵列结构。

在本实施例中，微透镜阵列结构为平面六边形排列的微透镜阵列结构，透镜的边长为29微米至31微米，约在30微米左右，填充系数为99％至100％，极其接近于100％。

基于上述的双面微透镜阵列，本发明还提供了一种双面微透镜阵列制备方法，包括以下步骤：

s1、在玻璃基板1的双侧涂布光刻胶2，如图1所示；

s2、将涂好光刻胶2的玻璃基板1放置在光刻平台上；

s3、使用光刻机3进行曝光，如图2所示；

s4、曝光后进行显影操作；

s5、将显影后的玻璃基板1放入恒温箱中；

s6、通过图形转移方式将光刻胶2图案转移到玻璃基板1上。

在本实施例中，在步骤s1中，光刻胶2为负性光刻胶。

在本实施例中，在步骤s3中，光刻机3为dmd光刻机。

在本实施例中，在步骤s3中，只进行一次曝光，透明材质的玻璃基板1上下两侧的光刻胶2都得到曝光，由于光学玻璃基板1是透明的，所以上下两侧的光刻胶2都被曝光。

在本实施例中，在步骤s4中，将曝光过的玻璃基板1放入显影液中进行显影，因为使用的是负性光刻胶2，被光照射的位置会不溶于显影液，而未被光照射的光刻胶2将溶解在显影液中。

如图3所示，在步骤s4中，将曝光过的玻璃基板1放入显影液显影一定时间，显影时间视制作结构和光刻胶2的种类各有不同，显影后的玻璃基板1双侧的光刻胶2形成有若干个独立的六边形柱体阵列结构4。

如图4所示，在步骤s5中，将恒温箱的温度设定到光刻胶2的玻璃化转变温度，放入的时间视所需结构和光刻胶2的种类各有不同，六边形柱体由于温度变为玻璃态，拥有一定的流动性，由于张力，六边形柱体阵列结构4变为六边形球面透镜结构5。

如图5所示，在步骤s6中，通过湿蚀刻或干蚀刻的方式将光刻胶2所形成的图案转移到玻璃基板1上。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。