1 长江师范学院微纳光电器件与智能感知系统重点实验室，重庆 408100
2 长春理工大学光电工程学院，吉林 长春 130022
3 中国科学院重庆绿色智能技术研究院微纳制造与系统集成研究中心，重庆 400714
4 珠海迈时光电科技有限公司，广东 珠海 519060
针对传统微透镜面形测试光路复杂和效率不高的问题，提出了一种基于微透镜远场光斑高效提取环带状面形误差峰谷（PV）值的方法。基于几何光学原理，计算了不同环带误差形成的光斑的分界线位置；建立了环带误差的三维模型，通过仿真不同误差模型下的远场光斑，获得了分界线内外光强比值和环带误差值的对应关系；最后利用微纳加工技术制备出不同环带误差的微透镜阵列，搭建测试光路，通过测试获得了不同环带误差下的光斑能量分布，通过模型计算获得的微透镜环带状面形误差PV值与干涉仪测试结果一致。
光学器件 微透镜 远场光斑 环带状面形误差 光斑能量比
吉林大学电子科学与工程学院，吉林 长春 130012
具有刺激响应形变功能的微结构能够通过外界刺激信号获取能量，进而发生机械形变，在自动化技术、微小机器人技术、微流控芯片等领域具有巨大的前沿应用潜力。然而，现有的智能微结构的研制很大程度上依赖于智能材料及其成型技术，不仅受限于为数不多的材料体系，而且局限在单一的刺激响应形变。基于此，提出利用飞秒激光双光子增材制造技术在形状记忆薄膜上加工蛋白质微结构阵列的新方法，实现了微结构阵列尺寸和周期的双重响应形变。微结构阵列在热处理下被机械拉伸定性，实现了结构周期的调控，该过程可在热刺激下恢复；同时，牛血清白蛋白微结构可以在不同pH值的条件下表现为可逆的溶胀和收缩形变。智能材料与形状记忆基底相结合可以赋予微结构阵列更加复杂可控的双重响应形变。本文制备了微结构阵列和微透镜阵列，展示了双重响应下的结构变化和功能调谐，为智能化微结构阵列在微流控系统中的应用作出了有益的探索。
飞秒激光直写 微透镜 蛋白质 微纳加工 激光与光电子学进展
2024, 61(1): 0114010
光子学报
2023, 52(11): 1111002
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院，光电信息技术教育部重点实验室，天津 300072
2 天津津航技术物理研究所，天津 300308
以层叠微透镜阵列扫描成像系统的动态像差为研究目标，基于非旋转对称光学系统的矢量波像差理论，建立了层叠微透镜阵列扫描成像系统的动态波像差理论模型，提出一种可用于系统波像差计算的适用性方法。同时，将动态波像差模型应用于两片式微透镜阵列扫描结构的像差分析中，分析了多扫描视场下的初级波像差以及均方根（RMS）波前差，并计算了不同扫描视场下的初级波像差值在光学表面上的分布。所得研究结果对层叠微透镜阵列扫描成像系统的设计优化与装调实验具有理论指导和工程化意义。
成像系统 红外成像 微透镜阵列 扫描系统 动态波像差 矢量像差理论 光学学报
2023, 43(19): 1911002
中国计量大学计量测试工程学院，浙江 杭州 310018
针对自由曲面微小透镜检测中无法同时高精度检测前后表面的问题，提出一种基于光学偏折的微小透镜前后曲面同步测量方法。该方法基于高精度的透射波前检测系统建立理想光线追迹模型，并在利用光学偏折高精度测得的含有被测微小透镜面形信息的透射波前像差基础上，以被测微小透镜的前后两个曲面为优化变量，进行数值迭代优化求解，最终基于优化结果重构出被测微小透镜各表面面形误差。对所提出的面形测量方法进行仿真与实验验证，并通过Zygo干涉仪进行比对实验，结果显示对于口径为6 mm的微小透镜，所提方法的检测结果与比对实验的检测结果高度一致，面形偏差的均方根误差值仅为几十纳米。
测量 透射元件 自由曲面面形检测 光学偏折技术 微小透镜 光学学报
2023, 43(10): 1012004
西安工业大学 光电工程学院， 陕西 西安 710021
针对快照式多光谱系统存在体积大、光路复杂的问题，从孔径分割多光谱成像系统模型出发，设计出由复合前置光学元件、阵列孔径光阑、微透镜阵列、阵列滤光片和图像传感器组成的紧凑式多光谱成像系统，总体尺寸优于12.4×8×8(mm)3。利用阵列孔径光阑克服了垂轴色差大、视场小和光能利用率低的问题。系统在480~650nm波长范围内视场角20°、F/#0.4、焦距2.5mm、总长12.4mm、单通道MTF在153lp/mm大于0.35、畸变小于0.23%。与现有技术对比，该系统兼顾了像素分辨率、光谱分辨率和时间分辨率，实现了单通道500×400的像素分辨率和6.8nm的光谱分辨率。与计算重构成像系统相比，其直接成像的方式确保了系统的高时间分辨率；且具备小型化、轻量化和低成本的特点。
快照式 微透镜阵列 阵列滤光片 手机光谱仪 snapshot type Micro-lens array array filter MTF MTF mobile spectrometer
陕西快谱深光科技有限公司, 陕西 西安 710065
目前手机摄像头已经具备在空间（x-y方向）和深度（z方向）维度上获取成像信息的能力，而在光谱维度的信息获取上一直停留在RGB三色上，受困于手机平台的尺寸限制，传统的成像光谱仪很难嵌入。本文基于多通道阵列滤光片、微透镜阵列成像和一体化集成制造技术，完成了系统整体设计、关键部件设计制造、整体装配，并实验验证了光谱成像。系统整体物理尺寸小于Φ6×6 mm，光谱分辨率为8 nm，光谱范围为0.53~0.68 μm。实验研究表明，对不同颜色的实物成像，可以获得物体任意部位的光谱曲线，验证了快照式光谱仪的设计指标。该光谱仪具备了嵌入手机的基本条件，此研究有望推动成像光谱仪在手机上集成应用。
成像光谱仪 滤光片阵列 微透镜阵列 imaging spectrometer filter array micro-lens array 
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Quantum Optics and Quantum Optics Devices, Institute of Opto-Electronics, Shanxi University, Taiyuan 030006, China
2 Collaborative Innovation Center of Extreme Optics, Shanxi University, Taiyuan 030006, China
Multi-beam laser processing is a very popular method to improve processing efficiency. For this purpose, a compact and stable multi-beam pulsed 355 nm ultraviolet (UV) laser based on a micro-lens array (MLA) is presented in this Letter. It is worth noting that the MLA is employed to act as the spatial splitter as well as the coupling lens. With assistance of the MLA, the 1064 nm laser and 532 nm laser are divided into four sub-beams and focused at different areas of the third-harmonic generation (THG) crystal. As a result, the multi-beam pulsed 355 nm UV laser is successfully generated inside the THG crystal. The measured pulse widths of four sub-beams are shorter than 9 ns. Especially, the generated four sub-beams have good long-term power stability benefitting from the employed MLA. We believe that the generated stable multi-beam 355 nm UV laser can meet the requirement of high-efficiency laser processing, and the presented method can also pave the way to generate stable and long-lived multi-beam UV lasers.
micro-lens array third-harmonic generation direct generation pulsed UV laser Chinese Optics Letters
2022, 20(4): 041405
