机械振荡辅助3D打印推动微透镜阵列的快速制造

随着对光电子器件的小型化的日益增长的需求，微透镜阵列已经引起了广泛的关注，并成为一种广泛用于紧凑型成像，传感，光通信等领域的重要的微光学器件。通常，微透镜阵列由具有光学表面光滑度和卓越均匀性的多个微米级透镜组成，这增加了对加工精度的要求。现在，来自新加坡科技设计大学（SUTD）和位于中国深圳的南方科技大学（SUSTech）的研究人员提出了一种将振荡辅助数字光处理（DLP）3D打印与灰度UV曝光相集成的方法。研究人员称这种结合技术能偶实现“具有光学表面光滑度的超快而灵活的微透镜阵列制造”。

SUSTech的Qi副教授评论说：“具有几何表面光滑度的小几何形状的3D打印是一个巨大的挑战。我们的方法通过计算设计的灰度图案可在单次UV曝光下实现微透镜轮廓，从而消除了传统的逐层3D打印方法中的阶梯效应。其中，投影透镜的振荡可进一步消除由于离散像素之间的间隙而形成的锯齿状表面。”

振荡辅助3D打印制造的平滑微透镜阵列

平稳的操作系统

开发人员补充说：“扫描电子显微镜和原子力显微镜提供的表征结果表明，投影透镜振荡的整合使透镜表面变得显著光滑，并将表面粗糙度从200 nm降低到大约1 nm。”该论文的第一作者，SUTD的博士后研究员Chao Yuan表示：“除了表面粗糙度外，透镜轮廓在光学性能中也起着关键作用。为了更好地协助微透镜阵列制造的灰度设计，我们开发了一种理论模型来描述光聚合过程并预测透镜轮廓。”该论文的另一位共同第一作者，SUTD的另一位博士后研究员Kavin Kowsari说：“基于DLP的3D打印为微透镜阵列的制造提供了显著的灵活性。不同尺寸，几何形状和轮廓的微透镜都可以用一种具有不同灰度图案的紫外线曝光来打印。相对于其他制造方法，我们基于振动辅助DLP的打印方法既省电又省时，不会降低光学性能，便于商业化和大规模生产。这种方法也为其他对超光滑表面的要求很高制造领域提供了启发。”

这项工作是由SUTD的数字制造和设计中心资助的，该中心得到了新加坡国家研究基金会的支持。该研究已发表于ACS Applied Materials＆Interfaces。