美國《Applied Optics》雜志封面刊登北理工光學微透鏡陣列制造最新成果
發布日期：2017-09-04 供稿：機械學院
編輯：鄂嵋 審核：左正興 閱讀次數：日前，北京理工大學機械與車輛學院周天豐教授團隊撰寫的論文“界面熱阻對玻璃微透鏡陣列精密模壓成形表面形貌演化規律研究”在美國光學雜志《Applied Optics》上封面刊登。
玻璃微透鏡陣列是由單元特征尺寸為數百納米到數十微米的透鏡陣列組成的玻璃光學元件，單位面積內微納單元數量巨大，具有特殊的幾何光學特性，是下一代光學系統的主要發展方向。 玻璃微透鏡模壓制造是指在高溫下施加一定的壓力將模具表面的微透鏡形狀復制到受熱軟化的玻璃表面上，經退火冷卻固化，在光學玻璃材料表面加工出微透鏡陣列。該方法與傳統微切削、MEMS刻蝕等加工技術相比，具有成形精度高、效率高、一致性好和加工成本低等特點，適合大批量生產制造，被認為是光學微透鏡陣列制造最有效方法之一，具有較高的研究與應用價值，圖為微透鏡陣列模壓成形的主要流程。
(a)加熱保溫 (b)高溫加壓 (c)減壓退火 (d)冷卻脫模
研究團隊分析了精密模壓成形玻璃微透鏡陣列過程中界面傳熱現象，建立了玻璃-模具界面熱阻的計算模型，并對玻璃精密模壓成形中加熱階段這一影響成形精度的重要一環進行了數值解析，提出了成形過程中壓平效應對成形表面粗糙度的演化理論，并通過試驗研究了加熱時間對成形玻璃透鏡表面粗糙度的影響規律，分析了界面黏接現象的產生原因。
壓平效應對成形玻璃器件表面粗糙度的影響
研究團隊在耐熱不銹鋼基材表面制備了磷化鎳（Ni-P）鍍層，在此材料上使用超精密金剛石銑削技術在鍍層表面加工出微透鏡陣列的方式制備了模壓成形用模具，并使用兩種粗糙度的低熔點光學玻璃模壓制造了光學玻璃微透鏡陣列。
模壓成形得到的玻璃微透鏡陣列器件
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