一种工程扩散片及其设计、制作方法技术

本发明专利技术公开了一种工程扩散片及其设计、制作方法，所述工程扩散片包括光学衬底、于所述光学衬底上形成的微透镜阵列，所述微透镜阵列包括若干排布的菲涅尔微透镜，若干菲涅尔微透镜中各个所述菲涅尔微透镜的边界随机，和/或若干菲涅尔微透镜中各个菲涅尔微透镜的初始相位随机，排成一排或一列的菲涅尔微透镜的中心点在一条直线两侧的预定范围内随机分布，所述光学衬底为透明衬底，于所述光学衬底的一侧表面上随机刻蚀形成若干个所述菲涅尔微透镜，若干个所述菲涅尔微透镜在所述光学衬底上紧密排列。本发明专利技术所述工程扩散片通过菲涅尔微透镜阵列提高了工程扩散片表面的填充率，提高了扩散片的光学性能，且降低了加工难度。且降低了加工难度。且降低了加工难度。

【技术实现步骤摘要】
一种工程扩散片及其设计、制作方法


[0001]本专利技术涉及显示
，尤其涉及一种工程扩散片及其设计、制作方法。

技术介绍

[0002]近几年兴起的人脸识别、三维探测等领域对高质量光源的需求也日益增长。而激光作为一种高质量光源也被应用在各种应用场景中，从半导体激光器的特性可知，出射激光光束为高斯分布，发散角大，且快慢轴发散角不同，导致快慢轴方向的强度分布不对称，降低了光束的质量，从而限制了半导体激光器的发展和应用，因此对半导体激光器光束进行匀化是非常重要的。微透镜阵列是目前广泛应用的一种工程扩散片，这种方法的优势在于对入射光的光强分布要求不高，具有适应性强，能量利用率高的优点。但是，目前的微透镜阵列通常采用折射非球面透镜阵列，但其填充因子不高，存在过渡区，直接透过的光束将导致光束能量分布不均匀，此外面型难以控制，对非球面的面形精度要求极高，且特征尺寸为微米量级加工十分困难。
[0003]因而，亟需提出一种新的技术方案来解决现有技术中存在的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是解决现有技术中存在的问题，一方面是提供一种工程扩散片，用以解决现有技术中制得的具有微透镜阵列的工程扩散片的填充因子不高，光束不均匀的问题，采用的技术方案如下：
[0005]一种工程扩散片，其包括：光学衬底；于所述光学衬底上形成的微透镜阵列，所述微透镜阵列包括若干排布的菲涅尔微透镜。
[0006]在一个优选的实施例中，若干菲涅尔微透镜中各个所述菲涅尔微透镜的边界随机；和/或若干菲涅尔微透镜中各个所述菲涅尔微透镜的初始相位随机。
[0007]在一个优选的实施例中，排成一排或一列的所述菲涅尔微透镜的中心点在一条直线两侧的预定范围内随机分布。
[0008]在一个优选的实施例中，所述光学衬底为透明衬底，于所述光学衬底的一侧表面上随机形成若干个所述菲涅尔微透镜，若干个所述菲涅尔微透镜在所述光学衬底上紧密排列。
[0009]在一个优选的实施例中，每个所述菲涅尔微透镜的形貌参数包括焦距、台阶数和台阶深度；若所述菲涅尔微透镜的焦距一定，则所述菲涅尔微透镜上的环带的宽度自所述菲涅尔微透镜的中心向所述菲涅尔微透镜的边缘逐渐减小。
[0010]在一个优选的实施例中，所述菲涅尔微透镜最外圈环带的台阶数小于等于预定台阶数。
[0011]在一个优选的实施例中，最外侧的环带的宽度大于等于预定最小宽度。
[0012]本专利技术还提供一种工程扩散片的设计方法，其包括：
[0013]根据目标光场确定组成微透镜阵列的每个微透镜口径的范围；
[0014]根据每个所述微透镜的口径生成随机边界；
[0015]设定每个所述微透镜的初始焦距及初始相位，并将其带入衍射积分公式得到模拟光场；
[0016]计算所述模拟光场与所述目标光场的相关度，得到评价函数；
[0017]通过优化算法对所述评价函数不断迭代，获得微透镜阵列中各个微透镜的焦距和相位。
[0018]本专利技术还提供一种工程扩散片的制作方法，其包括：
[0019]于基底表面形成图案形成层，
[0020]对所述图案形成层进行刻蚀，于所述图案形成层表面得到第一图案结构，
[0021]对所述第一图案结构进行再处理，获得表面形成有微透镜阵列的扩散片。
[0022]在一个优选的实施例中，对所述图案形成层进行刻蚀，于所述图案形成层表面得到第一图案结构，具体包括：
[0023]对基底表面形成的图案形成层进行灰度光刻、显影，于所述图案形成层形成第一图案结构，所述第一图案结构与所述扩散片上的所述微透镜阵列的图案结构相反。
[0024]在一个优选的实施例中，对所述第一图案结构进行再处理，获得表面形成有微透镜阵列的扩散片，具体包括：
[0025]提供塑型胶，通过压印将所述塑型胶成型至所述第一图案结构上，于所述塑型胶面向所述第一图案结构的表面上形成第二图案结构，所述第二图案结构与扩散片上的微透镜阵列的图案结构相同，
[0026]将成型的塑型胶自所述基底表面的图案形成层剥离、裁切，获得表面形成有微透镜阵列的扩散片。
[0027]在一个优选的实施例中，对所述图案形成层进行刻蚀，于所述图案形成层表面得到第一图案结构，具体包括：
[0028]所述图案形成层包括第一图案形成层和第二图案形成层，于所述第一图案形成层表面形成与扩散片上的微透镜阵列一致的图案，通过紫外光掩膜套刻、显影，将所述第一图案形成层上形成的与扩散片上的微透镜阵列一致的图案转移至第二图案形成层，于所述第二图案形成层形成第一图案结构，所述第一图案结构与扩散片上的微透镜阵列的图案结构相同。
[0029]在一个优选的实施例中，对所述第一图案结构进行再处理，获得表面形成有微透镜阵列的扩散片，具体包括：
[0030]通过等离子刻蚀将所述第二图案形成层形成的第一图案结构转移至基底，以使得所述基底上形成与扩散片上的微透镜阵列一致的图案结构，
[0031]去除基底上的图案形成层，获得表面形成有微透镜阵列的扩散片。
[0032]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果中的一个或多个：
[0033]1.本专利技术提供的工程扩散片通过菲涅尔微透镜阵列代替了传统的非球面微透镜阵列，提高了工程扩散片表面的填充率，提高了扩散片的光学性能，且降低了加工难度。
[0034]2.传统的非球面微透镜阵列中相邻两个微透镜之间存在曲面过渡区，加工难度高，本专利技术所述菲涅尔微透镜阵列相邻两个微透镜之间通过台阶面衔接，过渡区为平面加工，整体降低了工程扩散片的加工难度，同时提高了扩散片的光学性能。
附图说明
[0035]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
[0036]图1是本专利技术所述工程扩散片的设计方法中的遗传优化算法流程图；
[0037]图2是本专利技术实施例1中的衍射几何关系示意图；
[0038]图3是本专利技术所述扩散片在实施例2中的制作工艺流程图；
[0039]图4是本专利技术所述扩散片在实施例3中的制作工艺流程图；
[0040]图5是利用实施例3所述方法进行n次套刻产生2^n个台阶的过程示意图；
[0041]图6是初始相位相同的菲涅尔微透镜阵列示意图；
[0042]图7是初始相位随机的菲涅尔微透镜阵列示意图；
[0043]图8是初始相位随机、边界随机的菲涅尔微透镜阵列示意图；
[0044]图9是初始相位相同、边界相同的菲涅尔微透镜阵列衍射光斑的模拟图；
[0045]图10是初始相位随机、边界随机的菲涅尔微透镜阵列衍射光斑的模拟图。
具体实施方式
[0046]下面将结合本专利技术实施例的附图，对本专利技术实施例的技术方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种工程扩散片，其特征在于，其包括：光学衬底；于所述光学衬底上形成的微透镜阵列，所述微透镜阵列包括若干排布的菲涅尔微透镜。2.根据权利要求1所述的一种工程扩散片，其特征在于，若干菲涅尔微透镜中各个所述菲涅尔微透镜的边界随机；和/或若干菲涅尔微透镜中各个所述菲涅尔微透镜的初始相位随机。3.根据权利要求1所述的一种工程扩散片，其特征在于，排成一排或一列的所述菲涅尔微透镜的中心点在一条直线两侧的预定范围内随机分布。4.根据权利要求1所述的一种工程扩散片，其特征在于，所述光学衬底为透明衬底，于所述光学衬底的一侧表面上随机形成若干个所述菲涅尔微透镜，若干个所述菲涅尔微透镜在所述光学衬底上紧密排列。5.根据权利要求1所述的一种工程扩散片，其特征在于，每个所述菲涅尔微透镜的形貌参数包括焦距、台阶数和台阶深度；若所述菲涅尔微透镜的焦距一定，则所述菲涅尔微透镜上的环带的宽度自所述菲涅尔微透镜的中心向所述菲涅尔微透镜的边缘逐渐减小。6.根据权利要求1所述的一种工程扩散片，其特征在于，所述菲涅尔微透镜最外圈环带的台阶数小于等于预定台阶数；最外侧的环带的宽度大于等于预定最小宽度。7.一种工程扩散片的设计方法，其特征在于，其包括：根据目标光场确定组成微透镜阵列的每个微透镜口径的范围；根据每个所述微透镜的口径生成随机边界；设定每个所述微透镜的初始焦距及初始相位，并将其带入衍射积分公式得到模拟光场；计算所述模拟光场与所述目标光场的相关度，得到评价函数；通过优化算法对所述评价函数不断迭代，获得微透镜阵列中各个微透镜的焦距和相位。8.一种工程扩散片的制作方法，其特征在于，其包括：于基底表面形成图案形成层，对所述图案形成层进行刻蚀，于所述图...

【专利技术属性】
技术研发人员：李瑞彬，罗明辉，乔文，华鉴瑜，成堂东，陈林森，
申请(专利权)人：苏州苏大维格科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：