Con la creciente demanda de miniaturización de la optoelectrónica, la matriz de microlentes ha atraído mucha atención y se ha convertido en un importante dispositivo de microóptica ampliamente utilizado en imágenes compactas, detección, comunicación óptica y otros. Por lo general, la matriz de microlentes consta de múltiples lentes de tamaño micrónico con ópticassuavidad de la superficie y uniformidad superior, lo que aumenta el requisito de precisión de mecanizado.
A pesar del tremendo progreso realizado en las técnicas de fabricación durante las últimas décadas, todavía existen algunas limitaciones, como el alto consumo de tiempo, la alta complejidad del proceso, la falta de flexibilidad de fabricación y la dificultad en el control de consistencia de las técnicas existentes.
Recientemente, investigadores de la Universidad de Tecnología y Diseño de Singapur SUTD y la Universidad de Ciencia y Tecnología del Sur SUSTech en Shenzhen, China propusieron un enfoque que integraba la impresión 3D de procesamiento de luz digital asistida por oscilación DLP con exposición a rayos UV en escala de grisespara hacer una fabricación ultrarrápida y flexible de matrices de microlentes con suavidad de superficie óptica.
"La impresión 3D de pequeñas geometrías con suavidad de superficie óptica es un gran desafío", dijo el líder del proyecto, el profesor asociado Qi Ge de SUSTech, "en nuestro enfoque, los patrones de escala de grises diseñados computacionalmente se emplean para realizar perfiles de microlentes en un solo UVexposición que elimina el efecto de escalera existente en el método tradicional de impresión 3D capa por capa, y la oscilación de la lente de proyección se aplica para eliminar aún más la superficie irregular formada debido a los espacios entre píxeles discretos ".
Las caracterizaciones de morfología detalladas que incluyen microscopía electrónica de barrido SEM y microscopía de fuerza atómica AFM demuestran que la integración de la oscilación de la lente de proyección suaviza considerablemente la superficie de la lente y reduce la rugosidad de la superficie de 200 nm a aproximadamente 1 nm.
"Además de la rugosidad de la superficie, el perfil de la lente también juega un papel clave en el rendimiento óptico", dijo Chao Yuan, coautor del artículo y miembro investigador postdoctoral de SUTD, "para ayudar mejor al diseño en escala de grisespara la fabricación de matrices de microlentes, desarrollamos un modelo teórico para describir el proceso de fotopolimerización y predecir el perfil de la lente ".
"La impresión 3D basada en DLP ofrece una flexibilidad notable para la fabricación de matrices de microlentes. Las microlentes con diferentes tamaños, geometrías y perfiles se pueden imprimir en una sola exposición a los rayos UV con diferentes patrones de escala de grises", dijo Kavin Kowsari, el otro coautor deel artículo y un investigador postdoctoral de SUTD.
"En relación con el otro método de fabricación, nuestro método de impresión basado en DLP asistido por oscilación es eficiente en términos de energía y tiempo sin degradación del rendimiento óptico, lo cual es conveniente para la comercialización y el despliegue en la producción en masa", dijo el profesor Ge, "Además, estoEl enfoque proporciona inspiraciones instructivas para otros campos de fabricación con altas demandas de superficies ultra lisas ".
Este trabajo fue financiado por el Centro de Fabricación y Diseño Digital DManD de SUTD, que cuenta con el apoyo de la Fundación Nacional de Investigación de Singapur NRF. La investigación fue publicada en Materiales aplicados e interfaces ACS .
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Materiales proporcionados por Universidad de Tecnología y Diseño de Singapur . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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