[發明專利]一種光柵微透鏡層級結構及其制備方法

有效

• 申請號: 201710149037.4
• 申請日: 2017-03-14
• 公開（公告）號: CN106932843B
• 公開（公告）日: 2019-02-26
• 發明（設計）人: 周雷;毛安軍;林毅;胡光
• 申請（專利權）人: 淮陰工學院
• 主分類號: G02B3/00
• 分類號: G02B3/00;G02B5/18
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 張華蒙

本發明公開了一種光柵微透鏡層級結構，屬于微納結構技術領域，包括基底，在基底上設有微透鏡陣列，在基底和微透鏡陣列的表面上均設有一維周期性光柵；基底、一維周期性光柵和微透鏡陣列材質相同；本發明還公開了光柵微透鏡層級結構的制備方法；本發明的一種光柵微透鏡層級結構，采用了絲素蛋白作為保護層，徹底避免第二次熱壓印對第一次熱壓印結構造成的損傷，能高效制備微納層級結構，其中，絲素蛋白犧牲層提取自蠶繭，綠色環保，壓印性能穩定性高、成本低廉，適合批量化工業生產；本發明的制備方法，光柵和微透鏡陣列模板可由本領域傳統的業已成熟的工藝制備，方法靈活多樣，具備很好的實用性。

技術領域

本發明屬于微納結構技術領域，具體涉及一種光柵微透鏡層級結構及其制備方法。

背景技術

近年來，隨著現代科學技術的發展，對物體表面性能的要求越來越高，表面微納結構技術以其優異獨特的光學物理特性(如：光散射、疏水特性、聚焦、光學成像調整、光波整形等)得以快速發展，并在光電顯示器件、光探測器件、太陽能電池和光學防偽等領域廣泛應用。

微納復合層級結構兼具兩種結構的光學特性，是微納結構領域的一個重要的研究和應用方向。調研發現，大部分微納層級結構的研究成果都是微透鏡陣列與小孔陣列相結合的仿生復眼結構，而仿生復眼結構不能實現一維周期性光柵的衍射特性，也很難應用于一維周期性光柵的常規領域，如裝飾膜和防偽標簽等。對于納米和微米的層級結構制備，一般有兩種方式：一是一次性制備層級結構母版，然后采用納米壓印技術進行復制轉移；二是兩步納米壓印方式，即分別壓印納米結構和微米結構。然而，兩次分別壓印會造成對第一次壓印結構的損壞，難實現高質量微納層級結構制備，尚處于探索和發展階段，因此必須采取一定的技術手段來避免這種損傷。

綜上所述，有必要提出一種新的微納層級結構來集成一維周期性光柵和微透鏡的光學特性，并開發出新的技術路徑，實現高效、高質量、低成本的制備。

申請號為201410701709.4的中國發明專利(一種人工復眼結構及其制備方法)，提出了一種采用軟納米壓印光刻技術制備柔性人工復眼結構的技術途徑。但該結構是將微透鏡陣列子眼結構置于與球冠基底上的，其球冠之間的空隙無法實現子眼結構，但是此專利提出的方法也不能實現一維周期性光柵和微透鏡陣列的層級結構制備。

申請號為201610808686.6的中國發明專利(一種柔性制作曲面仿生復眼結構的方法)，提出了一種采用兩次無掩膜曝光不同熱熔溫度的光刻膠，實現曲面復眼結構制備的方法。此專利實現的結構是復眼大透鏡上分布小透鏡陣列的層級結構，而且其連續兩次熱回流的工藝亦不能實現一維周期性光柵和微透鏡陣列的層級結構制備。

申請號為201210208216.8的中國發明專利(一種復眼結構微透鏡陣列的微納制備方法)，提出采用超短脈沖激光燒蝕的方法制備復眼結構陣列的方法。此專利實現的結構同樣為大透鏡上分布小透鏡陣列的復眼層級結構，其超短脈沖激光燒蝕的方法也同樣不能實現一維周期性光柵和微透鏡陣列的層級結構制備。

科技文獻《Biologically inspired organic light-emitting diodes》(Nanoletters，2016，16(5)，2994-3000)提出了采用曝光熱熔溫度不同的光刻膠和等離子刻蝕柔性聚二甲基硅氧烷(PDMS)表面制備了仿生螢火蟲微納層級結構；此技術途徑是將等離子刻蝕的隨機一維光柵構筑于傾斜的微透鏡陣列表面；此結構是隨機一維光柵，不能實現周期光柵的干涉衍射，傾斜的微透鏡也不能實現光束聚焦。

發明內容

發明目的：本發明的目的在于提供一種光柵微透鏡層級結構，實現一維周期性光柵和微透鏡陣列的光學特性集成；本發明的另一目的在于提供其制備方法，不僅工藝簡單、而且可大批量、工業化制備。

技術方案：為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：