微光学技术及其应用(版)

微光学及其应用(Microoptics

and

its

applications)郑国兴电子信息学院Tel:87851024E-mail:

g.x.zheng@163.com1微光学是上个世纪80年代末逐渐发展起来的一门应用型学科，它的研究对象为微小光学结构，所谓“微小”是指光学结构的特征尺寸在微米甚至纳米量级。这些预先设计好的微细结构，对入射其表面的光波起调制作用，能够改变任意位置的光波的振幅和位相，从而达到操纵光波实现多种功能的目的。这些功能比如聚焦、成像、位相补偿、光束整形、分束、滤波、耦合、互联等等。我们知道，微光学是相对于宏光学而言的，宏光学元件主要指特征尺寸远大于光波波长的元件，比如透镜、反射镜、棱镜等等。受设计理论和加工手段的限制，宏光学元件的光学功能非常单一，一般仅用于聚焦和成像。微光学由于能够实现宏光学无法实现、或者难于实现的功能，极7大的扩大了光学的应用领域，因此这些年来，微光学备受国内外研究者的重视，诞生20多年来，微光学在设计理论和加工手段上都取得了长足的进步，被业类誉为“九十年代的光学”。这次课程我们将对微光学的发展历史、研究现状、工作原理、设计和分析方法、典型应用做一个详细的介绍。ª微光学应用学科ª性质ª研究对象ª微小光学结构ª光学行为ª操纵光波实现多种功能ª理论工具物理光学应用光学电磁场理论微电子学材料学化学聚焦、成像、位相补偿、光束整形、分束、滤波、耦合、互联等等ª宏光学23内容微光学概述微光学元件的设计原理微光学元件的加工工艺技术微光学的应用举例这其中的关键词是微米和纳米特征尺寸，它使得微光学在设计理论和加工方法上不同于传统的宏光学元件，也正是微光学成为一门独立学科的意义之所在。现代光学系统都在向微型化方向发展，微光学元件的体积小、重量轻的优点正好顺应了这种发展趋势。比如上天的卫星、飞行中的导弹，光学系统具有重要的作用，但由于还要容纳很多其他的大体积重型仪器设备，所以要求光学系统占据的体积越小越好、重量越轻越好。在后面我们将看到，微光学元件中的衍射透镜由于具有与宏透镜完全不同的光学特性，有望取代传统宏透镜系统中的部分透镜组，构造轻量化的新型、高效的光学系统。可集成是指在同一块基片上可以一次性制作出具有相同或不同功能的微光学元件，从而构造出结构紧凑、功能强大的集成光学系统。比如微透镜阵列(板书说明)。微光学元件的母版一旦制成，利用热压等方法像盖章一样在廉价的聚合物材料上批量复制，极大的提高了生产率并降低成本，使微光学元件走向大众化。一、微光学(microoptics)的定义研究微米、纳米级特征尺寸的光学元器件的设计、制作工艺及利用这类元器件实现光波的发射、传输、变换及接收的理论和技术的新学科。二、微光学元件的特点体积小、重量轻、设计自由度大、可集成、可复制4折射型微光学元件是指微光学元件的特征尺寸相比工作波长较大，达到几十、数百微米，这时可以用几何光学中的折射定律来分析光线的走向。这类元件的典型是连续面型的微透镜阵列，这种微透镜阵列可以用于紧密排列光源、光纤的准直或者聚焦。衍射型微光学元件是指微光学元件的特征尺寸和工作波长相当，比如1微米左右，这时就需要用衍射理论来分析了。这类器件在微光学中被称为衍射光学元件(DOE)。三、微光学元件的分类分类折射率调制型：GRIN透镜(GRIN:gradient-index)浮雕调制型：折射型、反射型(几何光学分析)5连续面型衍射型(衍射光学分析)多台阶面型(即：二元光学元件)GRIN透镜微透镜阵列二元光学元件连续面型衍射光学元件n6四、微光学的主要研究机构国外：美国：加利福尼亚大学、林肯实验室、JPL喷气动力实验室、杜邦公司等加拿大：国家光学实验室(NOL)德国：爱尔兰根(Erlangen)大学、爱森(Essen)大学瑞士：CSEM、MICROSUSS、奴沙泰尔大学俄罗斯：西伯利亚电工研究所日本等国的一些高校与研究所国内：中科院光电所：微细加工光学技术国家重点实验室中科院长春光机所清华大学精密仪器系浙江大学光电系华中科技大学光电系等7微光学和其他基础科学不同，它的诞生本来就是解决一些具体的工程技术问题，经过20多年的摸索，微光学已经走向实用化并在越来越多的工程实际中发挥着重要的作用，在一些典型应用场合，比如红外焦平面探测、半导体激光器的准直、光纤阵列的耦合，微光学元件已经能够实现批量生产。五、微光学研究现状国外：已经逐步走向实用化并得到广泛的应用国内：军用和民用均得到了较大发展存在的困难：1、成本高2、成品率低3、深浮雕面型控制困难4、复制技术不过关89内容微光学概述微光学元件的设计原理微光学元件的加工工艺技术微光学的应用举例按照上面的分类，下面我们分别阐述这些微光学元件的设计方法。射线方程。Grin透镜在光通信中可用来实现光纤输出光束的准直和实现光纤的耦合。在加工方法上主要是离子交换的方式实现折射率的梯度变化。由于其工作原理和加工方法与浮雕型微光学元件完全不同，所以在这里不再详细阐述。一、折射率调制型微光学元件——GRIN透镜zrnn(ρ)r10横截面折射率分布GRIN透镜侧面自聚焦透镜的特性重要性能参数：–焦距：f=-1/[n0A1/2sin(A1/2L)]聚焦参数：A=2D/a2数值孔径：NA=n0(2D)1/2节距：P=2p/A1/2成像特性：与透镜长度有关：1/4节距透镜1/2节距透镜0.23节距透镜0.29节距透镜……11典型应用：光通信、微型光学系统、医用光学仪器、光学复印机、传真机、扫描仪1213CODE

V中的GRIN

LensZEMAX中的GRIN

Lens14以平凸透镜的设计为例二、折射型微光学元件的设计1、规则面型微透镜的设计几何光学成像公式计算、追迹曲率半径非球面系数透镜玻璃牌号15特殊面型的微光学元件主要是实现特殊的光学功能，其中具有典型意义的是将一束高斯分布的激光整形为平顶分布。z像面微光学元件入射光强度分布像面强度分布x162、特殊面型的微光学元件折射定律、边界条件、能量守恒原则以一维情况为例，假设物面坐标为x，像面坐标为alpha，物象的距离为z，微光学元件的面型分布为h(x)。板书说明有无fourier

lens

的情况zx(x)x按照输入输出能量守恒原则：微光学元件面和输出像面具有一一对应的关系：微光学元件面的面型决定着偏折角的大小：(1)(2)(3)h(x)zθ17设计举例：将一束具有高斯强度分布的激光变换成环形强度分布输入场分布：输出场分布：第一步：将上述分布代入公式(1)，可得：(式中L为微光学元件尺寸)与x的关系：第二步：利用公式(2)求解当x>0时，误差函数：第三步：利用公式(3)求解微光学元件浮雕分布h(x)：同理可分析x<0的情况。18设计仿真结果：微光学元件浮雕分布入射光强分布出射光强分布19副镜 主镜卡赛格林望远系统示意图高斯→环形的典型应用：激光信号探测20刚才提到的光束整形的方法叫做“几何法”利用公式(1)、(2)和(3)计算得到的微光学元件，可以将任意输入光强分布变换为想要的分布，比如：平顶分布→环形分布；高斯分布→平顶分布；高斯分布→环形分布等等注意：1、设计的前提是入射光束为准平行光，入射波前为近似平面，所以实际应用中，如果入射光束发散角较大，须先进行准直扩束；2、公式(1)、(2)和(3)的成立须满足“稳相条件”，即输入函数变化缓慢，否则计算精度较低；3、入射光场的相干性对输出强度分布有一定影响，在图形突变部分会造成强度分布的轻微振荡。21前面我们主要讨论了折射型微光学元件的设计，这里我们讨论衍射光学元件的设计。事实上，微光学元件的特征尺寸大多在微米量级，所以绝大多数微光学元件都是衍射光学元件。首先看一下位相的折叠。为何进行位相的折叠？用微光学加工手段很难加工大浮雕深度的元件，位相折叠在不损害微光学元件性能的前提下，能将浮雕深度控制在微米量级，利于加工。而正因为位相的折叠，造就了很多微小的特征尺寸(尤其在起伏剧烈的地方)，使微光学元件的工作模式由折射变为衍射。三、衍射光学元件的设计1、位相的折叠——将位相约束在一定范围以内采用模除的方法将位相约束在 以内：mod[

(x),n=

floor[]= (x)-n*(x)/

](x)"

(x)22衍射元件的复振幅透过率：若

=2

，则：由此可见，2 整数倍位相的折叠不影响复振幅透过率最大浮雕深度：(h一般在数微米)23我们还可以从fourier级数展开的角度考虑位相折叠的问题。折叠后的位相

"(x)是原位相

(x)的周期函数，其周期为调制深度

；因而exp[i

"(x)]也是以 为周期、

(x)的周期函数，将其按傅立叶级数展开后得到：各衍射级的振幅：如果调制深度

=2 ，则当m=1时，C1=1，其余Cm=0，说明从衍射元件中出射的光都衍射进＋1级中，所以衍射效率为100%。如果调制深度 不是2 的整数倍(比如实际加工误差引起)，则所有的Cm都不为零，出射光束存在多级衍射光，降低了了衍射效率。24(x)"(x)最常用的掩模是二值化的，即只有透光和不透光之分；而光刻机的曝光作用力方向是垂直向下的，所以只能实现具有台阶结构的面型。2、浮雕结构的二元台阶近似起因：具有斜度的连续面型用微细加工工艺存在一定困难，而加工阶梯结构相对较容易。二元台阶近似下的衍射效率：设调制深度为2

，则二元器件的复振幅透过率为：L——台阶数将其代入衍射级的振幅公式中，得到：衍射效率：5台阶数2481632衍射效率40.5%81.1%95.0%98.7%99.7%

2前面我们谈到的主要是衍射光学元件的面型实现方法，DOE的一个最大用途是用来实现光束整形，这里我们来谈谈光束整形的一些设计理论和方法。当特征尺寸小至波长及其以下尺寸时，偏振光的相互作用对衍射的影响较大，这时用标量理论设计就存在较大的误差。当衍射元件的特征尺寸大于或等于光波波长时，可使用标量衍射理论来进行设计和分析；反之，用矢量理论。3、用于光束整形的衍射光学元件的设计理论标量衍射理论：G-S算法直接二元搜索法(DBS)模拟退火算法(SA)遗传算法(GA)Y-G算法矢量衍射理论：积分法微分法模态法耦合波法26被SCI引用600多次.算法的基本思想是基于衍射元件面和像平面的fourier变换及其逆变换，在相互变化过程中，不断修正输入和输出的振幅，反复循环逼近理想值，G-S证明过，循环过程是收敛的，误差函数将出现逐渐降低的趋势。G-S算法原理FFTF"=|F"|.exp[i修正：令|F"|=bFFT-1f"=|f"|.exp[i修正：令|f"|=aF=b.exp[i

]数据输入比较：若|F"|2-|b|2<设定误差值，则a(x,y).exp[i.

(x,y)]为衍射光学元件的复振幅透过率，跳出循环衍射光学元件面f=a.exp[i

]像平面G-S算法也称迭代傅立叶变换算法，是1972年由英国物理学家Gerchberg和Saxton首次提出用于设计计算全息片。RW

Gerchberg

and

WO

Saxton,

“A

practical

algorithm

for

the

determination

ofthe

phase

from

image

and

diffraction

plane

pictures,”

Optik

35,

237–246

(1972).27整形举例1：将一束高斯光整形为具有三个环的强度分布衍射光学元件像面(x2,y2)zy1y2x1x2P1(x1,y1)入射高斯光已知：衍射元件面的振幅为高斯分布:像面的振幅分布为三个平顶环：将上述振幅分布置入G-S算法中，循环多次即可得到衍射元件面的位相分布。28循环次数：m=1循环次数：m=20循环次数：m=229循环次数：m=3衍射元件的位相分布位相折叠后位相折叠之前30实验结果：像面强度分布图(激光波长632.8nm)31第一个环第二个环第三个环下面我们看一下另一种重要的整形元件达曼光栅。Dammann光栅是1971年由dammann提出并设计一种二元衍射器件。他和普通光栅的区别在于，普通光栅的衍射条纹成sinc函数分布，不同级数占有的能量各不相同，达曼光栅通过对光栅每一个周期内位相分布的特殊设计，不仅使能量集中在少数几个级次，而且各个级次分配的能量相等。所以达曼光栅可用来作为光束分束

器。这种分光作用使得其还可实现光互联、多重成像、图像处理等等。整形举例2：Dammann光栅达曼光栅Dammann光栅原理：通过对光栅每一个周期内位相分布的特殊设计，使其各个衍射级数内分配的能量相等Dammann光栅用途：分束器、光互联、多重成像、图象处理等等I048-4-8普通光栅0I白：透光

黑：不透光白：位相0黑：位相π321级0级-1级单色相干光Fourier透镜实例：达曼光栅光谱面33设计的Dammann光栅在一个周期内的面面型型分分布布仿真计算的高斯光束经过Dammann光栅后的远场衍射分34布前面我们阐述的是用于光束整形的衍射光学元件的设计，这里我们谈谈用于成像的衍射透镜的光学特性。假设衍射透镜的面型是旋转对称的，其位相分布可以用多项式来描述；研究表明，式中第一项决定着透镜的光焦度，衍射透镜在第m衍射级的光焦度为……。从衍射透镜和折射透镜的焦距公式可以看出，波长对折射透镜的焦距影响没有衍射透镜大。4、用于成像的衍射透镜的特性假设衍射透镜的面型是旋转对称的，其位相分布可描述为：式中第一项决定着透镜的光焦度，衍射透镜在第m衍射级的光焦度为：衍射透镜和折射透镜的焦距公式比较：Abbe数比较：一般在80~20对白光约-3.45热差：35nu/nju:/5、折/衍混合系统中衍射透镜消色差的功能折/衍混合系统消色差原理+

=蓝红红蓝白光消色差光焦度分配公式：(1)(2)传统光学组合：正负透镜搭配构成双胶合结构缺点：要求Abbe数相差较大，造成透镜光焦度大，单色像差校正困难折/衍混合光路：折射透镜和衍射透镜组合优点：两透镜均为正光焦度；折射透镜可分配大光焦度，衍射透镜分配小光焦度，利于制造；相对于双胶合结构，利于减小单色像差。折射透镜

衍射透镜

折/衍混合透镜36折/衍混合系统举例1：望远物镜F"=100mm,口径40mm，视场±2.5º(a)双胶合结构望远物镜37衍射元件面(b)折/衍混合望远物镜像差曲线38点阵图折/衍混合系统举例2：埃尔弗(Erfle)目镜的改进39引进衍射透镜的优势：混合目镜均由正透镜组成，降低了折射透镜的表面曲率，使单色像差易于校正；衍射透镜本身不引起场曲，又因无负透镜介入而使折射面曲率变小，因此场曲必然下降；衍射透镜还可用于校正大视场的畸变；可减少组成器件数目和所需材料的种类，减小组成器件的体积、重量，从而大大简化系统结构，提高系统性能，降低成本。眼睛眼睛部分像差曲线：左：原系统右：折衍混合系统40衍射透镜除了用来成像外，还可以用于聚焦。下面我们谈谈用于聚焦的菲涅尔波带透镜的设计。菲涅耳波带透镜是基于菲涅其波带片FZP的近场衍射，将FZP的图形制作成闪耀的相位结构，以获得高衍射效率。m:第m环带；L:台阶数；N:环带的周期数；6、菲涅尔波带透镜的设计菲涅尔波带片结构41菲涅尔波带透镜结构实例：焦距f=80mm，口径1mm，石英材料，8台阶，波长632.8nm。计算得到环带数39，最小特征尺寸13.8um，衍射效率95%8台阶16台阶42虽然目前连续面型的非球面微透镜阵列比菲涅尔透镜阵列性能更加优越，但菲涅尔透镜更容易实现大批量的复制，更容易走向大众化和实用化。菲涅尔透镜阵列SEM照片43侧面结构CCD探测到的聚焦光斑微光学元件折射率调制型：GRIN透镜→准直、聚焦、成像浮雕调制型折、反射型衍射型小结：普通折射型微透镜光束整形光束整形44分束：Dammann光栅补偿像差：折/衍混合系统聚焦成像：菲涅尔衍射透镜凡是透镜、自由空间用矩阵来描述；遇到衍射元件和光阑7、微光学、宏光学混合系统的分析M1M2M3x1x2x3x4zx1x2x3x4z微光学元件传输矩阵：自由空间：薄透镜：其中：L是通过系统轴上光路的长度；k为自由空间的波数4549连续面型微光学元件的制作工艺方法1、特殊掩模技术灰度掩模、半色调掩模、移动掩模2、光刻胶热熔法只能制作大NA的微透镜、填充因子小、面型控制难3、激光束、电子束直写成本高、周期长、浮雕深度浅、分辨率低4、金刚石车削适合于制造小数值孔径、旋转对称的微光学元件半色调掩模灰度掩模50热融法制作的微透镜阵列51工艺设计包括各种工艺数据的生成。微光学元件制作流程元件设计工艺设计掩模制作光刻刻蚀检测是否合格？否交付使用批量复制52是掩模板的数据非常大，主要是因为每一个光点很小，在1um左右，比如一个1cm×1cm的图形，纵横需要扫描1万×1万个点。如果是灰度掩模，需要扫描的更多。一、掩模(Mask)的制作金属铬层透光部分掩模板的侧面结构玻璃基底光刻胶金属层掩模板实物电子束、激光束显影去铬去光刻胶53He-Cd氦镉激光直写系统工作原理示意图系统照片54二、光刻曝光过程光刻机分类：□投影式光刻机系统分辨率高、价格昂贵□接触(接近)式光刻机系统□易污染掩模、价格便宜涂胶基片预处理前烘曝光显影清洗、吹干观测图形是否满意是后烘坚膜否掩模板光刻胶基片曝光实验的步骤如下：基片预处理即对基片的清洗和干燥，使其表面有良好的粘附性，以获得最大的工艺稳定性。硅片的清洗处理过程为：首先将硅片在丙酮溶液中浸泡数分钟，使其上的光刻胶等有机物溶解，然后，将其置于甩胶机上，用丙酮棉球擦去未祛除的污迹，再用丙酮和酒精溶液清洗并甩干，最后，将其在烘箱里用200高温烘干2小时。涂胶即在基片上均匀地涂一层抗蚀剂，这是光刻胶的成膜过程。涂胶时胶膜必须均匀，根据工艺的要求应达到一定的厚度，而且无灰尘、杂质污染等。涂胶的方法有喷雾涂胶（Spray-Coating）、流动涂胶（Flow-Coating）、浸润涂胶（Dip-Coating）、滚动涂胶（Roller-Coating）、旋转涂胶（Spinner-Coating）等。相比较而言，旋转涂胶方法可获得均匀性和稳定性较好的胶膜。我们采用的匀胶机为中科院微电子中心研制的KW-4型台式匀胶机，抗蚀剂为S9912型。通过调整涂胶时匀胶机的转速来控制胶厚。前烘由于涂胶后，胶膜对衬底的附着力较小，所以要在适当温度下进行烘烤，以提高附着力，保证后续工序的加工质量。处理过程为：把甩了胶的基片放烘箱中，基片的平面与空气流平行，以使性能一致。在95恒温下烘15--20分钟后，自然冷却到室温。在曝光前至少应使每微米厚的抗蚀剂在室温下冷却10分钟。前烘的温度和时间影响曝光时间和显影时间，较高的前烘温度或较长的烘烤时间使曝光时间和显影时间增长。曝光曝光是形成抗蚀剂图形的最重要一环。将烘好的硅片放于承片台上，首先调节好焦面，然后通过调节光源光强和曝光时间来控制曝光量，进行曝光。显影显影过程是溶解过程，受许多因素的影响，其中包括胶厚、曝光、前烘条件，显影温度、显影剂浓度、显影剂耗量、搅动、表面的高低分布和图形的形状，我们针对具体的工艺方法确定最佳条件。保持恒定温度（20±1），浸在千分之五的NaOH溶液中显影，显影时间根据不同的掩模、不同的曝光量、不同的胶厚等参数具体确定，一般控制在50~60秒。漂洗、吹干显影后立即在去离子水中漂洗，去除残留在胶膜或基片表面的显影液和某些颗粒杂质，然后将硅片表面附着的水滴用风扇吹干，或放于甩胶机上甩干，以使硅片表面干燥。观测光刻图形将硅片上的光刻图形放于显微镜下观察，根据图形质量来判断曝光量是否适量、硅片是否准确位于焦面位置，并判断偏差方向，从而指导下一次实验时的改善情况。反复重复步骤1)–7)，摸索工艺条件，直至获得较为满意的抗蚀剂图形。后烘(坚膜)将显影漂洗后的基片放入烘箱中，在120恒温下烘40分钟后，冷却到室温。后烘能改善图形的稳定性、粘附性和抗化学腐蚀性。55气体在射频电场的作用下发生电离，生成正负离子、自由电子和游离基气体。游离基中的中性原子或分子处于激发态，具有较强的化学活性，可以与被刻蚀材料发生化学反应，生成挥发性气体，同时，一部分离子的溅射作用可以帮助加速反应进

行。反应离子刻蚀过程可以理解为辉光放电产生的活性离子与基片表面产生化学反应形成挥发性产物，及高能离子轰击基片表面使原子从晶格脱出两个作用的综合结果。待刻材料可用的气体SiCF4

CF4+O2

SF6

SF6+O2

NF3SiO2

Si3N4Cl2

CCl4

CCl3F

CCl2F

CClF3Al

Al-SiCCl4

CCl4+Cl2

SiCl4

BCl3Al-CuBCl3

+Cl2三、刻蚀(图形传递过程)分两种：干法刻蚀和湿法刻蚀1、干法刻蚀刻蚀气体光刻胶基片举例：融石英(SiO2)的刻蚀：56反应离子刻蚀机原理刻蚀机实物照片572、湿法刻蚀湿法刻蚀容易发生钻蚀，效果不如干法刻蚀。分各向同性刻蚀和各向异性刻蚀两种。各项异性刻蚀：用于刻蚀特殊图形，如V型槽光刻胶基片腐蚀液54.74°Si（111）

（111）硅材料的晶向可用于放置光纤阵列58增加法很难控制好横向的侵蚀。其他图形传递方法59增加法：化学气相沉积(CVD,Chemical

Vapor

Deposition)电镀、离子扩散增加法与减小法相比：横向精度略低，纵向精度高传统干涉仪难于测量部分微光学元件的陡峭的面型。四、微光学元件的检测面型检测：1、显微镜可观察图形的局部缺陷，有限的测量横向尺寸2、台阶仪可精确测量一维轮廓3、三维轮廓仪全方位的观测面型60对于微透镜以及整形元件来说，主要看聚焦光斑的形状及其分布、衍射效率性能检测：评价指标：衍射效率、光斑形状、分布激光器准直扩束微光学元件CCD相机数据处理与分析6162五、微光学元件的复制技术电铸、热压、模压、铸造、紫外固化、溶胶－凝胶等复制材料：具有热塑性或光敏性的聚合物，如聚碳酸酯(PC)、有机玻璃(PMMA)、聚氯乙稀(PVC)、光敏聚合物(NOA61)、环氧材料等等复制技术难点：1、模板与复制品的准确分离2、具有高纵横比结构的复制品的收缩问题3、复制材料的均匀性、复制效率金属层为电镀提供导电原版微浮雕电铸原理电镀1-50nm厚的金属(如Au,Ag)电镀镍镍镍版分离可加一层分离膜63热压原理N2(500kPa)加压装置加热器橡皮层镍版聚碳酸脂平板玻璃橡皮层64模压原理注入塑料镍版65紫外固化模压玻璃基板紫外光照射固化紫外固化材料玻璃基板66溶胶－凝胶(sol-gel)法溶胶－凝胶法原理步骤：1、将去离子水与SiO2母体(四乙基原硅酸盐、四甲基原硅酸盐)混合，生成“sol”；2、将sol浇铸在复制板上，sol凝结后生成的SiO2固体称作”gel”。优点：1、透射光谱宽：从近紫外到红外2、抗损伤阈值高3、化学性能稳定6768内容微光学概述微光学元件的设计原理微光学元件的加工工艺技术微光学的应用举例由于多种原因，红外焦平面探测器(如(：cD)的单元有效探测而积小于单元面积，即填充因子远小于100％，因此整个视场中只有‘部分光会聚到探测器的有效面上并被接收。为了提高探侧器的g1敏度，必须将“死区”辐射会聚到单元的有效探测面上．利用元非涅臣透镜阵列(F[*A)与焦干而阵列锅台技术(固4—11(d))实现这—功能。应用之一：红外焦平面的光聚能红外探测器红外探测器传统探测方式：大量能量损失!69(2)微透镜阵列收集光能(3)微透镜阵列与探测器集成使用微透镜阵列的使用，使180元HgCdTe红外探测器的探测率提高到2.8倍ª256×256PtSi红外探测器集成芯片70菲涅尔微透镜阵列图集成微透镜阵列部分无微透镜阵列部分集成芯片成像结果（手指像）：无微透镜阵列部分71集成微透镜阵列部分集成芯片成像结果（灯丝像）：如图5所示的对塑料打孔工艺，常常需要在塑料的给定区域一次性完成打数百个孔的任务，并却要求每个孔大小都保持一致。显然，未经处理的激光束经扩束后直接打到掩模上，其强度不均匀性将造成孔的大小不一致。应用之二：光束匀滑的作用掩模微光学元件整形1、准分子激光打孔722、微电子光刻机中掩模板的离轴均匀照明Focus

systemsLaser

homogenizerExcimer

output

field

distributions73(a)(b)(c)利用微光学元件实现的各种形状和分布的光斑74应用之三：波前分割1、夏克－哈特曼传感器用于分析波前特性、测量系统相差、检测光束质量He-N