будущее есть!
  • После
  • Конспект
  • Документ недели
  • Бутовский полигон
  • Колонки
  • Pro Science
  • Все рубрики
    После Конспект Документ недели Бутовский полигон Колонки Pro Science Публичные лекции Медленное чтение Кино Афиша
После Конспект Документ недели Бутовский полигон Колонки Pro Science Публичные лекции Медленное чтение Кино Афиша

Конспекты Полит.ру

Смотреть все
Алексей Макаркин — о выборах 1996 года
Апрель 26, 2024
Николай Эппле — о речи Пашиняна по случаю годовщины геноцида армян
Апрель 26, 2024
«Демография упала» — о демографической политике в России
Апрель 26, 2024
Артем Соколов — о технологическом будущем в военных действиях
Апрель 26, 2024
Анатолий Несмиян — о технологическом будущем в военных действиях
Апрель 26, 2024

После

Смотреть все
«После» для майских
Май 7, 2024

Публичные лекции

Смотреть все
Всеволод Емелин в «Клубе»: мои первые книжки
Апрель 29, 2024
Вернуться к публикациям
МФТИ физика наука исследования
Ноябрь 22, 2023
Pro Science

Микролинзы будущего

Микролинзы будущего
ps_image1
Моделирование хода луча в оптической системе. Изображены асферическая линза. массив микролинз и многожильное волокно. Источник: Physics of Wave Phenomena

Физики из Московского физико-технического института и Физического института им. П. Н. Лебедева представили новую схему для производства микроскопических приборов в виде комбинации асферической микролинзы и массива микролинз, полученных методом двухфотонной литографии. Полученные результаты имеют широкий спектр применения в производстве сложных оптических устройств, оптимизированных микрообъективов для высокоточного измерения кривизны волнового фронта и изготовления преломляющих рентгеновских линз. Об исследовании рассказала пресс-служба МФТИ.

Развитие технологий в астрофотонике, нанофотонике, оптоэлектронике и других областях потребовало повысить качество получаемых изображений. Это привело к появлению нового поколения микрооптических устройств, а именно матриц микролинз. Массивы микролинз (также называемые микролинзовыми матрицами или матрицами линз) используются для увеличения коэффициента оптического заполнения. Эти системы линз служат для фокусировки и концентрации света на поверхности фотодиода, вместо того чтобы позволять ему падать на нефоточувствительные области устройства.

Благодаря своим функциональным возможностям, малому размеру, легкому весу и низкой стоимости матрицы микролинз приобрели большую известность и применимость. Тем не менее производство таких объектов остается нелегкой задачей. Существует множество способов производства, но каждому из них свойственны недостатки. Например, травление сфокусированным ионным лучом и электронно-лучевое травление сравнительно сложны и дороги, технология микроэлектроэрозионной обработки требует специальной подготовки компонентов для достижения высокого качества изделия, а термолитография и УФ-лазерная фотолитография с прямой записью требуют точного контроля тепла и других внешних параметров.

Заведующий лабораторией технологий 3D-печати функциональных микроструктур МФТИ Алексей Витухновский поясняет: «Асферические микролинзы и матрицы микролинз позволяют повысить эффективность различных оптических устройств. Однако производство таких изделий технологически сложно. Проблема возникает из-за невозможности изготовления микролинз произвольного профиля в области характерных размеров в несколько десятков микрометров с использованием традиционных технологий, таких как одноточечное алмазное фрезерование и термическое оплавление. В своей работе мы точно выверили комбинацию асферической микролинзы и массива микролинз, сделанных нами методом прямой лазерной записи с двухфотонной полимеризацией. Эта структура была нами спроектирована и оптимизирована с использованием методов компьютерного моделирования».

Для создания массива микролинз ученые использовали технологию многофотонной литографии (также известной как прямая лазерная литография, или DLW). Решение авторы объяснили сравнительной легкостью в реализации и дешевизной технологии. Литография в микро- и наноэлектронике — это формирование в специальном чувствительном слое (резисте), нанесенном на поверхность подложки, рельефного рисунка, повторяющего топологию микросхемы, с последующим переносом этого рисунка на подложки. Принципиальным отличием многофотонной литографии является использование двухфотонного поглощения для изменения растворимости резиста, что позволяет добиться высокой четкости полученного рисунка.

В результате математического моделирования с использованием программы Zemax ученые нашли наиболее оптимальные параметры линз: для линз массива радиус кривизны R = 5,6 мкм, фокусное расстояние f = 10,9 мкм, числовая апертура NA = 0,5, апертура 5,5 мкм. Моделируемая система включала источник света, асферическую микролинзу, массив микролинз и многожильное оптическое волокно (с семью жилами). Для асферической линзы был выбран специальный радиус кривизны, что позволило улучшить оптические характеристики и исправить сферические аберрации. Исследователи сделали асферическую линзу параболической формы с радиусом кривизны R = 24 мкм, фокусным расстоянием f = 46,7 мкм, числовой апертурой NA = 0,43 и апертурой 40,2 мкм. Расстояние между асферической линзой и микролинзами было оптимизировано для максимизации сигнала моделируемой системы. В ходе послойного изготовления линз было использовано большое количество слоев малой толщины, что позволило уменьшить шероховатость и тем самым увеличить их оптические качества. Для литографии использовался лазер с длиной волны 780 нм.

Изображения для анализа структуры были получены с помощью конфокального микроскопа. Для получения изображения в молекулах фотоинициатора, входящих в материал линз, возбуждалась люминесценция непрерывным воздействием аргонового лазера с длиной волны 458 нм. Шаг измерения при сканировании — 0,05 мкм, что равно высоте слоев, из которых составлены линзы, это позволило точно сопоставить результаты измерений и численного моделирования. Полученные данные показали, что результат согласуется с результатами численного моделирования.

Разработка будет применима в сферах, где используются датчики волнового фронта. Такие датчики позволяют измерять кривизну волнового фронта и передавать данные на обрабатывающие устройства, что позволяет изменять форму или положение линз или зеркал. Это используется в адаптивной оптике, в частности в астрономии для компенсации турбулентностей атмосферы и погодных явлений во время наблюдения с Земли. Также они используются в производстве и исследованиях в лазерных приборах, оптике, космической астрономии, в производстве контактных и интраокулярных линз, в том числе оптических элементов для мобильных телефонов, микроскопов и объективов фотоаппаратов.

Работа опубликована в журнале Physics of Wave Phenomena.

читайте также
Pro Science
Эксперименты империи. Адат, шариат и производство знаний в Казахской степи
Май 15, 2024
Pro Science
Раскопки в Телль Ваджеф
Май 15, 2024
ЗАГРУЗИТЬ ЕЩЕ

Бутовский полигон

Смотреть все
Начальник жандармов
Май 6, 2024

Человек дня

Смотреть все
Человек дня: Александр Белявский
Май 6, 2024
Публичные лекции

Лев Рубинштейн в «Клубе»

Pro Science

Мальчики поют для девочек

Колонки

«Год рождения»: обыкновенное чудо

Публичные лекции

Игорь Шумов в «Клубе»: миграция и литература

Pro Science

Инфракрасные полярные сияния на Уране

Страна

«Россия – административно-территориальный монстр» — лекция географа Бориса Родомана

Страна

Сколько субъектов нужно Федерации? Статья Бориса Родомана

Pro Science

Эксперименты империи. Адат, шариат и производство знаний в Казахской степи

О проекте Авторы Биографии
Свидетельство о регистрации средства массовой информации Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. Выдано министерством Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и средств массовой информации.

© Полит.ру, 1998–2024.

Политика конфиденциальности
Политика в отношении обработки персональных данных ООО «ПОЛИТ.РУ»

В соответствии с подпунктом 2 статьи 3 Федерального закона от 27 июля 2006 г. № 152-ФЗ «О персональных данных» ООО «ПОЛИТ.РУ» является оператором, т.е. юридическим лицом, самостоятельно организующим и (или) осуществляющим обработку персональных данных, а также определяющим цели обработки персональных данных, состав персональных данных, подлежащих обработке, действия (операции), совершаемые с персональными данными.

ООО «ПОЛИТ.РУ» осуществляет обработку персональных данных и использование cookie-файлов посетителей сайта https://polit.ru/

Мы обеспечиваем конфиденциальность персональных данных и применяем все необходимые организационные и технические меры по их защите.

Мы осуществляем обработку персональных данных с использованием средств автоматизации и без их использования, выполняя требования к автоматизированной и неавтоматизированной обработке персональных данных, предусмотренные Федеральным законом от 27 июля 2006 г. № 152-ФЗ «О персональных данных» и принятыми в соответствии с ним нормативными правовыми актами.

ООО «ПОЛИТ.РУ» не раскрывает третьим лицам и не распространяет персональные данные без согласия субъекта персональных данных (если иное не предусмотрено федеральным законом РФ).