近日，我室研究生闫孟飞（第一作者）和张培晴研究员（通讯作者）在Optics and Laser Technology（IF=5）期刊上发表了题为“Fabrication of multi-focal chalcogenide glass microlens arrays based on femtosecond laser-assisted chemical etching method”的论文。文章链接：https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2024.110601

       红外微透镜阵列是一种高性能光学器件，广泛应用于监控、医疗、工业和军事等领域。随着人们对微透镜的广泛关注和研究，红外微透镜阵列对光学性能也提出了更高的要求。目前普遍采用的单焦距微透镜阵列已不能满足某些特殊领域的发展要求。例如，在三维显微成像中，为了获得完整的图像，需要一个多镜头的光学系统，这使得光学系统复杂而笨重。与传统微透镜阵列相比，多焦点微透镜阵列具有多个焦平面，可以提供更广阔的视野。它们不仅可以实现精确的深度估计，而且具有更高的光学分辨率，可以作为解决这一限制的替代方法。

       在本工作中，我们用飞秒激光辅助化学蚀刻法在Ge-As-S玻璃上制备了焦距分别为-28.3、-25.96和-21.3 μm的多焦点硫系微透镜阵列。研究了飞秒激光能量、脉冲数和激光聚焦位置Z对微透镜尺寸、焦距和NA的影响。结果表明，通过调整激光器的直写参数，可以很容易地控制微透镜的直径和深度，从而实现不同的焦距和NA。Z对微透镜焦距和NA的影响非常显著，而脉冲数对微透镜尺寸的影响较小。通过调节激光聚焦距离Z，实现了微透镜的NA从0.52到1.15的变化。图1为激光聚焦三种不同的Z值(0，-5，-10 μm)制备的多焦点硫系微透镜阵列，可以看出所制备的多焦微透镜阵列具有形貌均匀、微透镜边缘清晰和表面质量高的优点。最后对多焦点硫系微透镜阵列进行了光学性能表征，如图2、3所示。图2对多焦点硫系微透镜阵列进行了光学成像性能表征，显示了CCD捕获的清晰成像图，证明了所制备的多焦点硫系微透镜阵列具有良好的成像性能。图3对多焦点硫系微透镜阵列进行了光学聚焦性能表征，从图像中可以看到，每个微透镜形成了一个清晰的圆形焦点，并且焦点的强度分布是明显的。这些结果表明，所制备的多焦点硫系微透镜阵列具有良好的聚焦性能。本工作不仅制备了一种多焦点微透镜阵列，而且为制备其他具有特定焦距的均匀硫系微透镜阵列提供了重要的方法。

图1(a)多焦点微透镜阵列的光学显微镜图像。(b)多焦点微透镜阵列的SEM全景图。(c)多焦点微透镜阵列的截面轮廓图。(d)多焦点微透镜阵列的SEM局部放大图。

图2 (a)光学性能成像测试系统。(b) 多焦点微透镜阵列焦点1的成像图。(c) 多焦点微透镜阵列焦点2的成像图。(d) 多焦点微透镜阵列焦点3的成像图。

图3(a) 多焦点微透镜阵列焦点1的聚焦图像。(b) 多焦点微透镜阵列焦点2的聚焦图像。(c) 多焦点微透镜阵列焦点3 的聚焦图像。