近日，我室研究生贺少鹏（第一作者）和张培晴研究员（通讯作者）在期刊 Ceramics International 上发表了题为“Fabrication of chalcogenide double plano-surface microlens arrays via precision molding”的文章，文章链接：https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2025.10.004。

       红外微透镜阵列（IR MLAs）作为微光学系统的核心技术，通过其独特的光场操控能力，能显著提升红外探测器的光子利用效率、抑制光学串扰，并优化成像分辨率，在自动驾驶、医疗红外热成像和深空探测等领域展现出巨大潜力。然而传统制备方法中，微透镜阵列与探测器通常分离制备，导致在装配时面临严峻挑战：非平面表面易引起涂层厚度不均匀，而高精度对齐和多重物理场耦合问题则增加了封装复杂性，限制了其在高密度集成探测器中的应用。随着红外探测器向超大像素阵列（百万像素级）和亚10μm像素尺寸发展，急需一款能够直接作为探测器衬底的微透镜阵列，以简化系统结构、提升可靠性。

       为解决上述难题，本研究创新性地结合了两种硫系玻璃材料：高转变温度的Ge-As-S玻璃和低转变温度的As2Se3玻璃。两种材料在红外波段具有重叠的透射范围，显著的折射率差以及150°C以下相似的热膨胀系数，为精密模压奠定了基础。我们首先通过飞秒激光辅助湿法刻蚀制备了Ge-As-S凹透镜阵列，其表面粗糙度低至2.1 nm，填充因子达100%，深度均匀性标准偏差仅为0.037μm，如图1所示。成像和聚焦测试在可见光和红外波段均显示出锐利边界和均匀亮度，如图2所示。

图1.Ge-As-S凹透镜阵列表面质量及均匀性表征

图2.Ge-As-S凹透镜阵列近红外成像及聚焦能力测试

       随后，通过优化模压结构和温度参数，成功制备出双平整面等效凸透镜阵列。该阵列焦平面位于后表面，红外成像测试显示字符边界锐利、亮度均匀，聚焦光斑强度标准偏差低至0.00869，如图3所示。同时，我们也同步制备了六边形排列的双平整面微透镜阵列，也展现出类似优异性能，验证了该方法的灵活性。

图3.硫系双平整面等效凸透镜阵列结构表征及光学性能测试

       本研究通过飞秒激光辅助湿法刻蚀和精密模压技术，成功制备出具有双平整面的硫系等效凸透镜阵列，其优势包括高红外透过率、涂层兼容性、直接探测器集成能力，以及通过厚度调整实现焦平面控制，从而简化了装配流程。该设计不仅克服了传统超薄凸透镜的模具脱模难题（本设计无需脱模），还为高精度红外探测、集成微光学系统提供了新思路，未来在大型高密度阵列制备中具有广阔的应用潜力，有望推动红外技术向更高效、紧凑的方向发展。