自由曲面折/衍混合透镜的激光复合制备和光学性能研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61875036
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    63.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0508.应用光学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Free-form surface refractive/diffractive hybrid lens made of visible light material has stronger aberration and chromatic aberration correction ability. So it is favored by designers, with the development of photoelectric equipment in various fields to miniaturization and lightweight. Femtosecond laser has been proven the most feasible fabrication way for such optical element. But it is far from being able to meet the requirements of millimeter-scale application, due to inefficiently point-by-point scanning. In fact, its fabrication diameter is typically limited to 500μm. In terms of current situation, a laser composite fabrication mode (femtosecond laser dealing with the surface layer, Micro-stereoscopic printing the interior part), is innovatively proposed in this project。The fabrication time of laser composite fabrication mode is reduced eighty percent compared with femtosecond laser fabrication alone, for optical element of millimeter diameter. So a high-efficiency and high-precision fabrication scheme is provided for optical elements of millimeter diameter. The interaction mechanism between laser and mixed material of surface is expounded, and the fabrication model of combination of inner and surface layer is formed. The contradiction between layer thickness of femtosecond laser and surface accuracy and the alignment accuracy of lens is balanced by effective distribution mechanism of inner, surface layer and partial repetition layer. A flow-flying scanning micro-stereoscopic printing is proposed to solve the problem of discontinuity of internal structure, by combing z - axis scanning exposure and x - axis and y - axis wobulation technology. Thus, the free-form surface refractive/diffractive hybrid lens of surface roughness Ra≤20nm@RMS and visible materials is fabricated. It must push the applications of free-form surface refractive/diffractive hybrid lens in industry towards a new chapter.
随着光电设备向小型化、轻量化发展,具有更强的像差和色差校正能力、可见光材料的自由曲面折/衍混合透镜备受青睐。虽然飞秒激光被证实是此类元件最可行的加工途径,但由于逐点扫描、步距微小、效率很低,口径通常局限于500µm以内,远无法满足毫米量级应用需求。本项目创新性地提出激光复合制备模式(飞秒激光加工表层、微立体打印内部),相对飞秒激光,该模式可以将毫米量级自由曲面折/衍混合透镜的加工时间节省80%以上,是一种高效率、高精度的制备方案。阐述了激光与表层混合材料的作用原理,形成内部、表层和重复层有效分配机制,解决激光加工层厚与表面精度、透镜对准精度之间的矛盾问题。有机结合Z轴扫描曝光和X、Y轴wobulation技术,形成流动飞扫微立体打印,解决内部结构不连续问题。最终实现20mm口径、表面粗糙度Ra≤20nm@RMS、可见光材料的自由曲面折/衍混合光学透镜,推动其进入迈向工业应用的新篇章。

结项摘要

在项目持续的四年时间里,本项目团队不仅超额完成了全部研究计划,还进行了自由曲面微透镜阵列的研制,并将其应用于激光照明系统,该激光照明系统可以有效提升DMD光刻设备的光刻均匀性和集成度。研制的微透镜阵列在吉林省技术公关项目“紫外半导体激光高效、均匀光源模块研制”和长光中天光电科技有限公司横向项目“高均匀性光源模研发”中进行了实际应用和验证。探究了DMD单光子聚合与飞秒双光子聚合相结合的复合加工方法和加工工艺,包括横向对准、纵向对准和数据拆分。利用这种复合加工方法加工了多层衍射光学元件、折\衍混合透镜、双面自由曲面透镜以及微流控集成系统。讨论了光学元件独特性能和特定环境中的应用场景,为3D打印光学元件走向实用化奠定了坚实的理论基础和技术储备。研制了DMD光刻和打印工艺,提出了时空协调变换法、倾斜空间叠加法、微位移错位叠加法等一系列提高DMD刻写分辨率的方法,解决了图形的平滑性问题,配合热熔制作了微透镜阵列。通过静态拼接误差补偿以及旋转拼接转心补偿,在实验室平台和DMD驱动器低配置的情况下,获得了高精度拼接,实现了大面积加工结果。同时通过DMD与旋转偏振片相结合,成功地制作了液晶像素级微偏振阵列器件,为液晶偏振阵列器件的使用奠定了良好的加工基础。通过DMD与CCD原位测量分析相结合,实现了微流控通道内流动细胞的定位、筛选和标识。通过DMD与电化学沉积相结合,制作了各类高性能电极,以测试生物成分。

项目成果

期刊论文数量(16)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(7)
飞秒激光系统图像调焦装置以及方法
  • DOI:
    10.3969/j.issn.1674-1579.2020.06.005
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    空间控制技术与应用
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    寇千慧;刘华;谭明月;陆子凤;张有旋;王雨时
  • 通讯作者:
    王雨时
Correction of digital micromirror device lithography system for fabrication of pixelated liquid crystal micropolarizer array
用于制造像素化液晶微偏振器阵列的数字微镜器件光刻系统的校正
  • DOI:
    10.1364/oe.453800
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Optics Express
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Chang Liu;Shiyuan Zhang;Yu-Qing Liu;lu meiying;wenhui Cao;huang long;Han Zhang;Lu Feng;Quanquan Mu;Liu Hua
  • 通讯作者:
    Liu Hua
Analysis and correction of the distortion error in a DMD based scanning lithography system
基于DMD的扫描光刻系统畸变误差分析与校正
  • DOI:
    10.1016/j.optcom.2018.10.042
  • 发表时间:
    2019-03-01
  • 期刊:
    OPTICS COMMUNICATIONS
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Li, Qian-Kun;Xiao, Yao;Li, Jin-Huan
  • 通讯作者:
    Li, Jin-Huan
User-defined microstructures array fabricated by DMD based multistep lithography with dose modulation
通过基于 DMD 的剂量调制多步光刻技术制造的用户定义的微结构阵列
  • DOI:
    10.1364/oe.27.031956
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Optics Express
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Zhang Ying;Luo Jun;Xiong Zheng;Liu Hua;Wang Li;Gu Yingying;Lu Zifeng;Li Jinhuan;Huang Jipeng
  • 通讯作者:
    Huang Jipeng
Rapid trapping and tagging of microparticles in controlled flow by in situ digital projection lithography
通过原位数字投影光刻在受控流中快速捕获和标记微粒
  • DOI:
    10.1039/d2lc00186a
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Lab on a Chip
  • 影响因子:
    6.1
  • 作者:
    Han Zhang;Meiying Lu;Zheng Xiong;Jing Yang;Mingyue Tan;Long Huang;Xiaojuan Zhu;Zifeng Lu;Zhongzhu Liang;Hua Liu
  • 通讯作者:
    Hua Liu

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其他文献

基于多角度融合的CHRIS数据提取湿地植被的研究
  • DOI:
    10.13275/j.cnki.lykxyj.2017.02.011
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    林业科学研究
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李伟娜;韦玮;张怀清;刘华;郝泷
  • 通讯作者:
    郝泷
抑制杨树PtSND2功能严重影响转基因杨树的木质发育
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    Tree Physiology
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    王海海;唐仁杰;刘华;陈海燕;刘家尧;蒋湘宁;张洪霞
  • 通讯作者:
    张洪霞
多元化教学模式在临床见习中的应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    中国继续医学教育
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    史珂慧;范晓娟;刘华;陈蕾;魏萌;蒋红利
  • 通讯作者:
    蒋红利
房屋空置税的国际比较与政策启示
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    税务研究
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘华;黄安琪;陈力朋
  • 通讯作者:
    陈力朋
不同培养基上繁殖的昆虫病原线虫格氏线虫表皮蛋白的差异
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    昆虫学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘华;姚庆;袁京京;曾洪梅;邱德文
  • 通讯作者:
    邱德文

其他文献

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刘华的其他基金

石英玻璃自由曲面随机阵列光学元件的增材制造和激光调控性能研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    52 万元
  • 项目类别:
    面上项目
石英玻璃自由曲面随机阵列光学元件的增材制造和激光调控性能研究
  • 批准号:
    62275044
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    52.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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相似海外基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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