[發(fā)明專利]一種大焦深消色差微透鏡的設(shè)計(jì)與制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110541365.5
• 申請(qǐng)日: 2021-05-18
• 公開（公告）號(hào): CN113325569B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 白洋;王學(xué)倩;劉傳寶
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G02B27/00
• 分類號(hào): G02B27/00;G02B3/00
• 代理公司: 北京市廣友專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 11237
• 代理人: 張仲波;鄧琳

1.一種大焦深消色差微透鏡的設(shè)計(jì)與制備方法，其特征在于，所述微透鏡設(shè)置在透明基底上，所述方法包括以下步驟：

S1、確定所述微透鏡的焦距及工作波段；

S2、確定所述透明基底選用的材料，使所述透明基底的色散低于預(yù)設(shè)值；

S3、設(shè)置所述微透鏡表面面型輪廓的幾何參數(shù)，所述微透鏡表面面型輪廓包括中心部分的球面和外側(cè)部分的切面，所述球面與所述切面構(gòu)成平滑表面；

S4、根據(jù)所述幾何參數(shù)，在所述透明基底表面上制作形成所述微透鏡；

所述微透鏡的表面面型輪廓直接在所述透明基底上切割而成；

所述中心部分的球面面型由下述公式描述：

R₀＝f(n-1)

其中，R₀為球面曲率半徑，f為透鏡焦距，n為透明基底材料在工作波段中心波長(zhǎng)的折射率實(shí)部；

所述微透鏡底面直徑與中心厚度的關(guān)系由下述公式描述:

其中，d為中心厚度，D為底面直徑；

所述外側(cè)部分的切面面型由下述公式描述：

其中，θ為切面與透明基底之間的夾角，L為球面與切面的交界位置在微透鏡底面的投影到微透鏡底面中心的距離。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大焦深消色差微透鏡的設(shè)計(jì)與制備方法，其特征在于，所述透明基底選用在可見光波段的低色散透明材料，折射率大于1.4，折射率虛部0.01，在工作波段內(nèi)色散0.1，所述透明基底選用的材料包括二氧化硅、氟化鈣或BK7玻璃。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大焦深消色差微透鏡的設(shè)計(jì)與制備方法，其特征在于，所述方法還包括：

采用有限元電磁仿真軟件進(jìn)行模擬，通過(guò)模擬可見光的垂直入射以獲得入射光經(jīng)過(guò)微透鏡調(diào)制后的光場(chǎng)分布及相關(guān)信息，具體包括光強(qiáng)分布、焦距、焦深、透射率。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大焦深消色差微透鏡的設(shè)計(jì)與制備方法，其特征在于，所述微透鏡的表面面型采用聚焦離子束、電子束曝光、納米壓印或者灰度光刻的方式進(jìn)行加工制備。