飞秒激光制备微光学元件及其应用

由此看出，利用飞秒激光，可以很容易地在材料表面、内部进行微光学元件的加工。利用飞秒激光加工灵活的优点，集成化加工变得非常简单。除了加工这种固定参数的微透镜之外，研究者们还通过新手段、新材料来实现可调节微透镜的加工，以下举例部分。

2015年，Xu等利用飞秒激光双光子聚合加工技术加工出具有高曲率的凹凸微透镜(CCML)，如图4所示。该透镜不仅具有较高的设计自由度，而且能够显著地改善光学性能，在光束整形和集成光学系统中具有潜在的应用价值。除此之外，凹凸透镜的焦距能够随环境折射率的改变而改变，将来可以应用于微流控通道中，这种透镜的中空结构使其可应用于微反应室中。

图4. 凹凸微透镜扫描电镜照片和激光共聚焦显微镜照片

2015年，Lu等利用相同的加工技术实现了溶剂响应的聚二甲基硅氧烷(PDMS)微透镜的加工。这种柔性加工技术和溶剂响应的微透镜集成在新型的微流控和光流控芯片中具有巨大的应用前景。

若将微透镜组成阵列，则可以实现更多的功能，如提高太阳能效率、人工复眼等。

2015年，Meng等结合飞秒激光和化学腐蚀，在硅表面加工出填充因子为100%的微凹透镜阵列。由于硅的光学特性，这种技术将来可应用于红外光的微传感与微光学系统中。

结合飞秒激光和化学腐蚀，可以在材料表面快速制备出微凹透镜阵列。采用压印转写技术，快速实现微凸透镜阵列制备。这种技术缺点也非常明显，透镜的形貌不可控，一般都只能为球面。腐蚀液需要与材料严格匹配，往往具有非常强的毒性。飞秒激光直写一步成型微透镜阵列能够提供一种非常灵活的加工手段，实现真三维加工，在微透镜制备上应用更加广泛。

2015年，Tian等利用飞秒激光加工出具有不同焦距的、呈六边形排列的微凸透镜阵列。由于微透镜具有不同的焦距，使得在不同位置的物体都能够清晰成像，如图5所示。这种微透镜阵列能够提升光学系统的性能，特别适用于弯曲面的成像。

图5.微透镜阵列在不同位置成像效果