江苏激光联盟导读：

据悉，近期刊登在光学协会（OSA）的Optics Letters期刊上的一篇研究表面，研究人员表明3D打印可用于制造尺寸仅为几微米的高精度且复杂的微型镜头。微透镜可用于校正成像过程中的色彩失真，从而使可用于各种应用的小型轻巧相机成为可能。

三维（3D）直接激光写入是制造纳米和微光学元件的重要技术，提供了创建具有不同功能的复杂微光学的可能性。首先，在应用方面有希望的结果，例如光通信、光束整形、显微镜、粒子捕获、量子耦合、传感 、影像学或内窥镜检查被报道。

为了改善这些设备的光学性能，需要减小不同的像差。由于具有较大的设计自由度，可通过3D直接激光写入轻松减少诸如散焦、球面像差、彗形象差、像散、场曲率或图像变形等单色像差，从而可以使用非球面或其他光学表面来实现多重成像。-lens物镜。色差（纵向色差 [longitudinal chromatic aberration, LCA] 和横向色差 [transverse chromatic aberration, TCA]）无法使用这些方法进行校正。原则上，可以使用两种方法来减少色差，即具有不同色散的光刻胶的组合，或在折射表面顶部使用衍射光学表面。通过将两种具有不同色散的光致抗蚀剂组合在一起形成多组分Fraunhofer消色差透镜，已经证明了3D直接激光写入的微光学器件中色差的减少。

在该研究中，来自德国斯图加特大学的研究人员演示了结合了衍射面的折射面的消色差功能，以及这两种方法的结合，据我们所知，这是第一个3D直接激光写入的折射/衍射多面镜。虽然消除两个波长的色差的消色差器仍然显示出二级光谱，复消色差完全消除三种不同波长的色差。作为参考，研究人员绘制了LCA，它通常出现在3D打印的微光学器件中。为了这个参考目的，研究人员使用了一个简单的非球面设计，没有任何色彩校正。

▲图2. 左图：(a). 由IP-n162组成的非球面透镜的光速草图，(b) . 由IP-n162组成的折射/消色差消色差镜，以及 (c) 由IP-n162组成的折射/衍射复消色差镜（底座 ）和IP-S（顶部）。由于色散而导致的针对不同波长的不同焦距在非球面光线路径中以LCA的形式出现。折射和衍射表面的组合会降低LCA，而第二光谱仍然存在。复消色差透镜将折射/衍射表面以及具有不同色散的两种不同的光致抗蚀剂组合在一起，以校正该次级光谱。右侧：制成的镜片的显微镜图像。非球面透镜非常光滑 (a)，而在折射/衍射消色差透镜 (b) 和非融合镜边缘 (c) 上清晰可见衍射表面的台阶。

微光学的3D打印在过去几年中得到了极大的改善，并提供了其他方法无法提供的设计自由度。研究人员争对3D打印复杂微光学的优化方法为创建新颖和创新的光学设计打开了许多可能性，这些设计可以使许多研究领域和应用受益。研究人员通过测量3D打印微光学元件的光学性能来证明其消色差的可能性。对于测量，研究人员使用带有专用单色仪（Select +）的准直白光激光光源（NKT SuperK-Extreme）照亮微透镜。使用光学显微镜（Nikon TE2000-U）使用60倍NA 0.7物镜将所得强度分布成像到CCD相机（Allied Vision GC2450c）上。

图2描绘了所有透镜和波长的直焦点测量值的二维（2D）表示。对于非球面透镜，焦点沿传播轴的强烈位移是很明显的。

▲图2. 在500、600和700 nm处不同镜头的2D到焦点测量。非球面透镜清晰可见焦点沿传播轴的强烈位移。对于折射/衍射消色差透镜来说，这些斑点之间的距离要近得多。但是，与其他两个斑点相比，600 nm的斑点显示了预期的二次光谱位移，而斑点的复消色差最佳。每个镜头的焦点和波长在右侧显示。

对于折射/衍射消色差来说，这些斑点之间的距离要近得多。但是，与其他两个斑点相比，600 nm的斑点显示了预期的二次光谱位移，而斑点的复消色差最佳。焦点图像也显示在图4中，其直径对于500nm为约5μm，对于600nm为6μm，对于700nm为7μm。

图3描绘了所有镜片的USAF测试目标的成像结果。如预期的那样，非球面单线态显示清晰可见的红色/蓝色接缝。消色差透镜显示出较少的色缝，而并没有完全消失。复消色差技术提供了最佳的色彩精度，在这种情况下不再可见色缝。但是，存在单色场相关像差，从而降低了图像的清晰度。这是因为NA 0.22镜头设计针对轴上性能进行了优化，并且没有提供像差校正。