提出了一种基于微透镜列阵三维成像的防伪标签设计及制备方法。建立了基于微透镜列阵的三维成像模型，开展了三维成像系统关键部件—微结构图像阵列和高精度微透镜阵列的生成及制备技术的研究。针对所要获取的三维立体影像，利用3DMAX软件对三维成像结构进行设计，采用微细加工技术对三维成像结构中所需的微结构及高精度微透镜列阵进行制备。最终成功制备了高分辨率防伪标签。

利用微透镜列阵实现光束的分割和叠加是一种典型的光束匀化方法。而在微透镜列阵实现激光光束匀化时, 由于微透镜列阵的周期性和激光的相干性, 匀化光斑会产生周期性点阵分布现象, 降低了光束匀化质量。提出一种利用中心离轴型随机微透镜列阵消除点阵效应以实现激光光束的匀化方法。在分析光束经过微透镜列阵的传播特性基础上, 设计列阵中各个子透镜单元的几何中心偏离其光轴, 利用中心离轴量的随机性打破微透镜列阵的周期性, 消除目标面处的点阵现象, 实现高均匀性的光斑分布。采用移动掩模技术制备随机微透镜列阵, 并开展激光光束匀化实验。结果表明, 该方法能够有效提高激光光束的均匀性, 有望在激光加工、医疗和照明等方向有较大的应用前景。

分析了激励激光光强分布对平面激光诱导荧光(PLIF)实验中荧光强度的影响。基于柱面微透镜列阵设计了一套激光片状光束匀滑整形系统，并根据PLIF实验的具体要求，通过光线追迹方法优化了系统参数。建立了片状光束整形实验系统，对染料激光进行了匀滑整形，获得了不均匀性＜4%的均匀片状光束，满足了PLIF实验所需。在此基础上建立了PLIF实验系统，获得了酒精灯火焰和CH4/air预混火焰中OH的二维荧光分布。

本文分析了微透镜列阵衍射效应的影响因素，推导出了微透镜焦平面上光强分布的解析表达式，对菲涅尔数评价衍射效应的物理含义给予了合理的解释。并利用ZEMAX 软件对微透镜列阵进行仿真，基于惠更斯子波直接积分的算法计算得到了微透镜列阵焦平面上的光场强度分布。通过比较不同条件下所得到的计算结果，验证了以菲涅尔数作为微透镜列阵衍射效应评价依据的的合理性，同时验证了以菲涅尔数判断焦斑间串扰的可行性。

本文分析了离焦量对微透镜列阵成像光刻图形质量的影响,给出了系统离焦量的容差。同时提出了一种结构简单、可应用于微透镜列阵成像光刻系统调焦的新方法。并将基于该调焦方法的实验装置应用于微透镜列阵成像光刻系统,进行了光刻实验。实验表明,利用该方法对微透镜列阵成像光刻系统调焦,可得到接近微透镜列阵极限像质的光刻图形。

在分析微透镜列阵光聚能原理的基础上,针对背照式256(290铂硅红外焦平面探测器列阵的结构参数,设计了衍射微透镜列阵,使入射光通过硅基底聚焦至探测器的各个光敏面上, 提高光能利用率从而增强探测能力.实验获得了微透镜列阵与红外焦平面集成芯片,并在热成像中取得了良好的结果.

提出一种制作连续微结构的实时灰阶掩膜技术，它将液晶显示(LCD)系统和投影光刻系统相结合，利用液晶显示系统实时显示一系列二值图形来获得连续的灰度记录，给出了原理分析。基于部分相干光成像理论，进行了微透镜制作的计算机模拟。建立了实验装置,并采用全色卤化银明胶(Kodak131)通过酶刻蚀得到半径为59.33 μm，深为1.638 μm的56×48微透镜列阵。

研究用微光学方法提高红外探测器探测能力的机理,通过实验将锗微透镜列阵耦合到180元HgCdTe焦平面红外探测器上,使耦合组件探测率提高到原来的2.8倍。提出的光学耦合效率概念为客观评价微光学聚能元件综合质量及耦合机构性能提供了一种新的方法。还对微透镜列阵的冷屏效应进行了讨论。

归纳了目前二元位相型菲涅耳微透镜列阵衍射效率测试中所用各种衍射效率的不同定义，提出规范定义的建议。并设计了测量衍射效率的系统，方法简单易行，适于测试具有微小单元尺寸的菲涅耳微透镜列阵的衍射效率。

采用Kaufman离子刻蚀微透镜列阵并采用实时检测系统对刻蚀深度进行了控制.提出了测量微透镜列阵衍射效率的一种方法,对测量误差进行了讨论.