衡量
微透鏡光學(xué)質(zhì)量的性能
參數(shù)有很多,對于折射微透鏡有
焦距、表面粗糙度、
陣列均勻性等物理參數(shù)和點擴(kuò)散函數(shù)等光學(xué)性能參數(shù),而對于衍射微透鏡有衍射效率這一重要參數(shù)。目前,針對微透鏡參數(shù)的測量方法有多種,如干涉法、CCD直接
成像法、哈特曼波前
傳感器測量法、刀口振動法、莫爾法、泰伯效應(yīng)法等等,各種方法所利用的光學(xué)
原理各不相同,也各有優(yōu)缺點。
Uw4>v: <ioO,oS' 微透鏡陣列的填充因子ρ是指單元元件的有效通光面積S_0與單元總面積S_total的比值,它決定了元件對光能的匯聚和發(fā)散能力。填充因子與元件的形狀和排列方式有關(guān),如采用圓孔徑,傳統(tǒng)的正交排列微透鏡陣列的填充因子最大為78.5%,六邊形排列微透鏡陣列的填充因子最大為90%。而采用方形孔徑和六邊形孔徑填充方式,理論上填充因子可達(dá)到100%,但由于透鏡孔徑邊緣處面形誤差的存在使得其有效折光能力下降,填充因子會降低。面形輪廓的控制范圍越大,則加工誤差越小,填充因子就越高。
Zec <m8~ eW>3XD4 表面粗糙度表征了微單元表面上的平整度。由于微光學(xué)元件在加工過程中包括多個工藝步驟,而且光刻膠、基片及去離子水的潔凈度的高低,或在光刻過程中都會影響元件表面的粗糙度。
d9n?v)<v >*wtbkU 使用原子力顯微鏡測出了一組微透鏡孔徑的直徑(D)和厚度(h),見下表。陣列樣品中隨機(jī)選取的10透鏡的直徑、厚度、焦距等參數(shù)。微透鏡焦距均勻性誤差定義為:
Rml2"9"` !'Q -yoHKD σ_f=(f_max-f_min)/f ̅ ×100%
4Yl; cr;g5C
V 式中,f_max為微透鏡列陣子單元焦距最大值,f_min為最小值,f ̅為焦距平均值。
b^[F""!e oc^Br~ Th 通過抽樣測量單元透鏡的浮雕深度,利用(2.7)式計算出對應(yīng)單元的焦距,由測試結(jié)果得出焦距的平均值為62.56um,均方根差為2.96um,焦距的均勻性誤差為0.4%。分析制作的微透鏡陣列的陣列均勻性小于1%。因此可認(rèn)為此微透鏡陣列均勻性很高。
dZ _zg< 4hw@yTUo 射光學(xué)元件的衍射效率是標(biāo)志元件質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo),是直接關(guān)系到設(shè)計和制造出的元件能否在實際
光學(xué)系統(tǒng)中采用的一個至關(guān)重要的問題。因而對衍射效率進(jìn)行精確測量是非常重要的。從國內(nèi)外已經(jīng)報道的衍射效率來看,各研究小組報道的相同位相臺階數(shù)的菲涅耳微透鏡列陣其衍射效率有很大差異。這是因為各自所采用的衍射效率的各自的定義、測試系統(tǒng)和測試方法的不同。這些結(jié)果既不同于嚴(yán)格理論定義的衍射效率,也不能完全代表實際使用所關(guān)心的有效的能量利用率,缺乏可比性。
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