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摘要
非球面柱面微透镜是一种重要的微光学元件，具有激光准直、聚焦、匀化等功能，在激光通信、光纤传感、激光雷达测距、激光泵浦等系统中具有广泛的应用。为了减小光电系统的体积、提升光纤性能，增大透镜数值孔径是一种常用的解决方案。提出采用折射率更大的硅作为低折射率石英基底的替代材料，使得微透镜在相同体积下数值孔径大幅提升，同时可以降低加工量从而提升制备效率。针对传统石英微透镜的制备方法不再适用硅基微透镜的问题，提出基于掩模移动曝光方法制备光刻胶非球面图案，使用多次涂胶和循环曝光方法，分别解决厚胶涂覆均匀性差及曝光掩模痕迹明显等问题，最终利用等离子体刻蚀技术进行图案转移传递，从而实现微透镜的制备。以数值孔径2.9的硅基非球面柱面透镜阵列为例开展实际制备工艺实验，所制备的微透镜列阵面型精度PV为0.766μm，表面粗糙度Ra为3.4 nm，表面光洁与设计值符合较好，验证了制备方法的可行性。该方法有望促进非球面柱面微透镜列阵在紧凑化红外光电系统中的大规模应用。
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单位重庆交通大学; 天津津航技术物理研究所; 中国科学院重庆绿色智能技术研究院
