基于溶胶-凝胶法光刻胶的FsLDW微透镜制备与三维形貌表征

飞秒激光直写（FsLDW）技术凭借纳米级分辨率、三维结构加工能力成为微透镜制备的核心技术，而溶胶- 凝胶基光刻胶兼具有机材料的设计灵活性与无机材料的高稳定性，是制备高精度微透镜的理想材料。

微透镜制备基于飞秒激光直写系统，采用780 nm 飞秒激光经扩束整形后，由油浸物镜聚焦至光刻胶内部，通过扫描振镜与压电移动台协同控制完成三维逐层扫描，利用双光子聚合反应实现微结构固化。本研究设计制备曲率半径为15 μm、20 μm、25 μm、30 μm 的四种微透镜，所有透镜中心厚度统一设定为5 μm，通过精确调控激光功率（18.5~34.3 mW）等工艺参数，实现微透镜的可控加工。

为全面验证微透镜的成型精度，采用扫描电子显微镜（SEM）、白光干涉三维轮廓仪与共聚焦显微镜（LSCM）开展多维度表征。其中SEM 用于观测微透镜二维表面形貌与边缘清晰度，白光干涉三维轮廓仪实现中心高度、表面曲率的定量测量，而共聚焦显微镜则用于微透镜三维曲面形态的精准重建与轮廓分析，通过分层扫描与三维重构功能，获取微透镜的三维形貌轮廓及剖面特征，直观反映其三维结构的完整性与曲率连续性。

以曲率半径 15 μm 的微透镜为核心研究对象，共聚焦显微镜的三维形貌表征结果显示，所制备的微透镜呈现出连续且一致的曲面形态，整体结构完整、轮廓清晰，无明显塌陷、裂纹等结构缺陷，证明溶胶- 凝胶基光刻胶在飞秒激光直写过程中具有良好的结构保真度。

对该微透镜沿不同方向进行剖面剖切，得到的1/4 三维剖面图清晰展现了微透镜在 X、Y 方向的曲率过渡特性，曲面无明显畸变，与设计模型的曲面特征高度吻合。结合白光干涉三维轮廓仪测试数据，四种微透镜的中心高度相对误差基本控制在±2% 以内，直径加工相对误差约4%，与共聚焦显微镜表征的三维形貌特征相互印证，表明飞秒激光直写技术结合溶胶- 凝胶基光刻胶，可实现微透镜的高精度成型。

综上，本研究以溶胶- 凝胶基光刻胶为原料，通过飞秒激光直写技术成功制备了不同曲率半径的有机- 无机杂化微透镜。以共聚焦显微镜等形貌表征技术结果表明，所制备的微透镜三维曲面连续、结构完整，加工尺寸误差控制在较低水平，充分验证了溶胶- 凝胶基光刻胶与飞秒激光直写技术结合的可行性与高精度，为微纳尺度光学器件的三维形貌表征提供了有效方法。

凯视迈（KathMatic）是国产优质品牌，推出的KC系列多功能精密测量显微镜，可非接触、高精度地获取样品表面的微观形貌，生成基于高度的彩色三维点云，全程以数据图形化的方式进行显示、处理、测量、分析。

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1、更宽的成像范围：可测量的样品平面尺寸覆盖微米级~米级，无需为调整成像范围而频繁更换镜头倍率或采用图像拼接。

2、更快的测试速度：已从底层优化测试流程，新一代高效测试仅需两步⸺样品放置与视觉选区，KC自动完成后续测试。

3、更强大的分析功能：三维显示、数据优化、尺寸测量、统计分析、源数据导出微观形貌分析功能迎来大幅提升。

4、更稳定的测试表现：即便样品颜色、材质、反射率、表面斜率及环境温度存在明显差异，也可保证重复测试的稳定性。