全新的自由光學(xué)曲面制造方法
來(lái)源：m.czpcb.com.cn 發(fā)布時(shí)間：2021年12月16日
不同于傳統(tǒng)光學(xué)透鏡，自由光學(xué)曲面缺少平移或旋轉(zhuǎn)對(duì)稱，因此制造中需要用到昂貴的專業(yè)設(shè)備。如今，以色列的研究人員發(fā)明了一種新方法，借助不同液體的浮力溶液塑造出了可固化的液體聚合物，免去了復(fù)雜制造流程。（文章見：Optica, doi:10.1364/Optica.438763）。
研究小組負(fù)責(zé)人、以色列理工學(xué)院的機(jī)械工程教授Moran Bercovici和同事已經(jīng)證明了在不混溶液體中制造簡(jiǎn)單的球面和非球面透鏡的可行性（文章見：Flow, doi:10.1017/flo.2021.1）。他們將一個(gè)環(huán)浸入水和甘油的混合物中，然后在環(huán)內(nèi)部注入聚合物。在重力和浮力作用穩(wěn)定了聚合物的形狀后，研究人員用紫外線固化聚合物，并最終得到一個(gè)表面光滑的無(wú)雜質(zhì)透鏡。
在此次發(fā)表的文章中，Bercovici、以色列理工學(xué)院的研究生Mor Elgarisi及其合作者改變了邊界條件及構(gòu)成鏡片的3D打印框架的形狀。他們計(jì)算了兩種液體（聚合物液體和水-甘油溶液）之間形成界面的重力、靜壓和表面張力的平衡。他們用不同的邦德數(shù)進(jìn)行了計(jì)算分析，邦德數(shù)代表聚合物中重力與表面張力的比例。
接下來(lái)，研究人員將一塊平板玻璃板附著在框架的底部，并將其放入裝有浸液（26.8%甘油，73.2%去離子水）的容器中，這一操作將給液體聚合物一個(gè)邦德數(shù)3。在浸入式框架中注入聚合物樹脂后，團(tuán)隊(duì)等待其表面達(dá)到穩(wěn)定、無(wú)波動(dòng)，然后使用365 nm波長(zhǎng)的燈照射5分鐘，使聚合物固化。
研究人員下一步計(jì)劃對(duì)這一方法進(jìn)行額外改進(jìn)，例如將框架的不同面放入邦德數(shù)不同的液體中，以改變自由曲面透鏡的形狀；同時(shí)，研究人員也在嘗試各種光學(xué)聚合物，并嘗試將制造過程自動(dòng)化。
采用這種新工藝，只需不到一個(gè)小時(shí)的時(shí)間即可制造出粗糙度達(dá)亞納米級(jí)的表面，包括3D打印框架、并在框架上固化聚合物等流程，堪比目前好的拋光技術(shù)。這種方法將可將設(shè)計(jì)概念快速原型化，有助于用于多類的成像應(yīng)用的復(fù)雜光學(xué)設(shè)備量產(chǎn)。
研究小組負(fù)責(zé)人、以色列理工學(xué)院的機(jī)械工程教授Moran Bercovici和同事已經(jīng)證明了在不混溶液體中制造簡(jiǎn)單的球面和非球面透鏡的可行性（文章見：Flow, doi:10.1017/flo.2021.1）。他們將一個(gè)環(huán)浸入水和甘油的混合物中，然后在環(huán)內(nèi)部注入聚合物。在重力和浮力作用穩(wěn)定了聚合物的形狀后，研究人員用紫外線固化聚合物，并最終得到一個(gè)表面光滑的無(wú)雜質(zhì)透鏡。
在此次發(fā)表的文章中，Bercovici、以色列理工學(xué)院的研究生Mor Elgarisi及其合作者改變了邊界條件及構(gòu)成鏡片的3D打印框架的形狀。他們計(jì)算了兩種液體（聚合物液體和水-甘油溶液）之間形成界面的重力、靜壓和表面張力的平衡。他們用不同的邦德數(shù)進(jìn)行了計(jì)算分析，邦德數(shù)代表聚合物中重力與表面張力的比例。
接下來(lái)，研究人員將一塊平板玻璃板附著在框架的底部，并將其放入裝有浸液（26.8%甘油，73.2%去離子水）的容器中，這一操作將給液體聚合物一個(gè)邦德數(shù)3。在浸入式框架中注入聚合物樹脂后，團(tuán)隊(duì)等待其表面達(dá)到穩(wěn)定、無(wú)波動(dòng)，然后使用365 nm波長(zhǎng)的燈照射5分鐘，使聚合物固化。
研究人員下一步計(jì)劃對(duì)這一方法進(jìn)行額外改進(jìn)，例如將框架的不同面放入邦德數(shù)不同的液體中，以改變自由曲面透鏡的形狀；同時(shí)，研究人員也在嘗試各種光學(xué)聚合物，并嘗試將制造過程自動(dòng)化。
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