[發明專利]一種微透鏡的制作方法

有效

• 申請號: 201910359143.4
• 申請日: 2019-04-30
• 公開（公告）號: CN110058332B
• 公開（公告）日: 2020-09-11
• 發明（設計）人: 徐峰;王玉蓮;范宗宇;林綺思;蔣李悅;溫楚天;胡錦源;俞本立
• 申請（專利權）人: 安徽大學
• 主分類號: G02B3/00
• 分類號: G02B3/00
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 盧敏

本發明公開了一種微透鏡的制作方法，是通過壓力控制微型噴頭形成凸起的紫外固化膠液滴形狀，經接觸轉移定量液滴到光纖端面或其它襯底表面，由于表面張力作用使光纖端面或其它襯底表面的液滴自然形成球形透鏡形狀，再經過固化得到微透鏡。本發明的方法既可以在光纖端面、也可在其它任意材料表面制作微透鏡，不僅可制作單透鏡，也可制作透鏡陣列，可實現微透鏡的批量制作，所制作光纖微透鏡損耗低。

技術領域

本發明涉及一種微透鏡的制作方法，尤其涉及一種光纖微透鏡的制作方法。

背景技術

從20世紀末微光學技術的迅速發展，傳統光學的重要器件之一—透鏡，也變得更加微型化和多功能化，出現了微透鏡及其陣列。微透鏡尺寸小，易集成，被廣泛應用于光學復眼技術、光互連、光學耦合以及顯微成像等領域。

為使結構更加緊湊，光纖微透鏡應運而生，其是一種在光纖端面上直接制作的微透鏡，一般透鏡直徑在微米量級，實現光纖輸出光束的準直和聚焦，廣泛應用于光傳輸、光纖傳感和光纖耦合等方面。

目前，制作微透鏡的方法主要包括精密機械加工和研磨法、化學腐蝕法等。精密機械加工和研磨法，是利用精密加工設備(如光纖端面研磨機)對光纖進行機械和研磨加工，如 CN201310232042.3專利中所提出的對塑料光纖進行先精密機械加工、再精細研磨的方法制作光纖端面微透鏡，這類方法對機械加工和研磨設備加工精度要求高、控制難度大，難以實現批量化制作，且成本高。化學腐蝕法制作光纖端面微透鏡是通過氫氟酸等蝕刻液對光纖端面進行刻蝕，利用纖芯和包層的刻蝕速度差異，形成光纖錐狀透鏡，由于化學腐蝕速度控制難度大，其錐形控制困難，且光纖經腐蝕后表面粗糙，所形成光纖錐透鏡存在較大光損耗。

專利CN201610575005.6中提出了采用噴墨打印方法，將固化膠等液體滴到過腐蝕的光纖端面形成的凹坑中，再經過加熱或光固化的方法制作光纖端面微透鏡的方法。由于采用噴墨打印技術進行液滴噴涂，其對制作透鏡材料的液體粘度有限制，如：一般噴墨打印設備打印直徑小于100微米液滴時，液體粘度系數不能超過100cps，否則無法使用噴墨打印設備進行加工，這極大的限制了這種方法制作微透鏡的材料選擇。此外，由于微透鏡制作需對光纖進行腐蝕，形成凹坑后才能將微透鏡定位在光纖纖芯位置，這意味著該方法制作的微透鏡限定在光纖端面，而無法實現在任意材料表面微透鏡制作。且由于光纖端面存在腐蝕形成的凹坑，這會導致高附加損耗，將限制這種光纖微透鏡實際應用價值。

因此，有必要開發一種簡單的微透鏡制造方法，以解決現有微透鏡制造方法所存在上述問題。

發明內容

為避免上述現有技術所存在的不足，本發明的目的在于提供一種微透鏡的制作方法

本發明為實現發明目的，采用如下技術方案：

一種微透鏡的制作方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1)、滴定過程

使用空氣壓縮機通過氣管控制微型噴頭內壓力，使紫外固化膠在噴頭噴嘴處凸起呈圓弧狀，通過微位移平臺控制紫外固化膠圓弧頂部與目標襯底上的目標位置接觸并將定量紫外固化膠轉移到目標位置，紫外固化膠液滴在表面張力作用下自然形成球形透鏡形狀；

步驟2)、固化過程

將紫外光經紫外導光纖維引入照射到目標襯底表面的紫外固化膠液滴，使其固化，從而形成微透鏡。

進一步地，所述目標襯底可為任意材質的襯底，也可為光纖，光纖微透鏡的制作方法包括如下步驟：

步驟1)、滴定過程

使用空氣壓縮機通過氣管控制微型噴頭內壓力，使紫外固化膠在噴頭噴嘴處凸起呈圓弧狀，通過微位移平臺控制紫外固化膠圓弧頂部與光纖端面進行接觸并將定量固化膠轉移到光纖端面纖芯位置，光纖端面的紫外固化膠液滴在表面張力作用下自然形成球形透鏡形狀；