为解决在激光直写系统中利用数字微镜器件(DMD)无法对纵向像素数大于768的灰度图像进行滚动显示的问题,文章在其控制电路的数据传输、存储及显示驱动技术方面开展了研究。利用FPGA中丰富的逻辑资源实现了图像数据传输方式的改进,通过移位寄存器对数据进行拆分和位宽转换。提出间隔存储方法实现大尺寸灰度图像数据的存储,基于此方法可实现灰度图像滚动显示时的数据读取。同时,省去在上位机中进行位平面拆分和图像分割的预处理步骤,简化了上位机操作流程并提高了系统数据传输效率。实验结果表明,该系统能够以419.6Hz的刷新率对大尺寸灰度图像进行滚动显示。

柔性光电子器件对微纳制造技术提出了更高、更多维度的要求,包括大幅面、表面复杂结构、跨尺度、透明或柔性基底等。主要介绍基于相位元件调制的3D激光直写技术和紫外连续变频光刻技术,它们可分别实现复杂表面浮雕结构和像素化纳米结构的精确制备。此外微纳结构限定性生长或涂布方法提供了一种绿色环保的材料功能化手段。借助微纳结构图形化、功能化平台,最后介绍了新型柔性光电子材料/器件的应用创新。可以预见,微纳光制造技术将推动柔性光电子产业的持续创新发展。

为提高图形化干涉光刻质量，提出了基于闪耀光栅的图形化干涉光刻（PIIL）系统， 并对该系统所采用的光学原理和实现方法进行了研究。首先，分析了图形化干涉光刻系统的光场特性，阐述了其分辨率提升的原理。讨论了光学系统带宽和图案分布对光刻图形质量的影响，给出了图形质量控制的工艺方法。其次，提出了一种新型的图形化干涉光刻方法，该方法采用闪耀光栅作为衍射分光器件，实现了位相和振幅的一体化调制。采用数值计算方法模拟了闪耀光栅的衍射特性和像面光场分布，讨论了闪耀光栅的优化设计方法，获得了高达92.3%的±1级衍射效率。最后，基于数字微镜器件（DMD）和微缩成像光路设计开发了图形化干涉光刻系统，实验获得了像素化的点阵图形和质量明显改善的光刻图像，验证了该方法对任意图形的适用性。

讨论了现有各种点阵全息光刻系统的基本原理。提出了一种基于衍射光栅和空间光调制器数字微反射器(DMD)的点阵全息光刻系统和方法。实现了飞行曝光加工方式，相比现有的步进曝光方式，其加工效率和定位精度获得了大幅度的提升。基于频域分析理论讨论了影响所述光刻系统的分辨率、图形质量和焦深的主要因素。阐述了在该光刻系统中实现飞行曝光加工方式的基本原理。

提出了一种基于4f成像系统和衍射光栅结构的连续变频技术，利用该技术设计并制造了一套三维(3D)图像激光打印系统，可实现幅面为15 cm×20 cm的大视角(大于90°)、真彩色3D图像的激光打印输出。分析了3D图像中的变频结构特性，获得了变频结构参数的数学表达式。详细解析了连续变频结构的实现原理，推导了变频规律。通过实验证实了连续变频原理与输出系统的有效性，实现了彩色3D图像的激光打印输出。

数字微镜器件(DMD)的能量利用率对于提高无掩膜激光直写系统的效率十分重要。对DMD在相干光照明下的相位调制特性进行数值和实验分析，发现同种型号DMD在出射0级光垂直于微镜表面角度入射情况下的衍射图样，其光能量分布各不相同，有0级光强占总光强27.2%的情况，也有零0级光强占总光强13.1%的情况，理论计算表明，DMD的微镜偏转角存在±1°的误差可以使DMD衍射0级的衍射效率在极大和极小之间变化。这一结论对于选择高能量利用效率的DMD有重要参考价值。

提出了一种基于空间光调制器的并行光刻制备微透镜阵列的技术。采用数字微反射镜器件输入光刻图形，结合热回流技术，制作任意结构和排布的微透镜阵列。无限远校正显微微缩光学系统的长焦深保证了深纹光刻的实现，热回流法提供了良好的表面光滑度。与传统逐层并行光刻和掩模曝光技术相比，提出的技术方案更加便捷灵活，特别适合制作特征尺寸在数微米至百微米的微透镜阵列器件。得到的微透镜阵列模版经过电铸转移为金属模具，利用紫外卷对卷纳米压印技术在柔性基底上制备微透镜阵列器件，在超薄液晶显示、有机发光二极管(OLED)照明等领域有广泛应用。

提出了用于电子纸的微结构金属模具的“选择生长”方法，即通过在金属基材上形成选择性的导电与不导电图形，来制作深纹的“微杯”金属模具。在金属基材上涂布负性光刻材料、用带有空间光调制器的激光直写系统曝光形成“微杯”图形，然后通过电铸工艺制作出镍金属模具。实际制作的“蜂窝”分布的微杯结构参数与设计参数基本吻合。该工艺流程适合研制更大尺寸的电子纸的微杯模具，将为“微杯”模具制作提供一种有效手段。

研究了一维亚波长光栅结构彩色滤光片在可见光波段的透射光谱特性。该彩色滤光片由柔性透明基底、介质光栅和金属光栅构成。利用严格耦合波分析法(RCWA)模拟了占空比、介质光栅的厚度、金属光栅的厚度和周期等结构参数对彩色滤光片的透射光谱特性的影响，并在此基础上优化结构参数，设计出一种宽带宽、高透射效率且易于加工的彩色滤光片。该彩色滤光片带宽为85~100 nm，色纯度好；具有高达95%的偏振（TM）光透射效率；只需改变光栅的周期，就可获得针对R，G，B三色的透射光谱，降低了加工彩色滤光片的难度。与其他应用于彩色滤光片的光栅结构相比，所设计的彩色滤光片的中心光谱透射效率提高了12%，且减少了三色输出光谱之间的重叠区域，从而提高了彩色滤光片的色度性能，适合作为液晶平板显示中的滤光器件。

提出一种实现三维显示的新方法，从两步法彩虹全息基本原理出发，通过分区域分幅的方式对多视角图形的波前进行数字化编码，获得夫琅和费光场分布，在位相型硅基液晶空间光调制器上按视角顺序输入该信息，利用透镜的傅里叶变换特性再现多视角子图像，干涉法逐区域拼接获得完整三维图像.最后通过实验获得了三维图像样品，验证了该方法.本方法可成为三维显示的重要技术手段.