全新的自由光學曲面制造方法
來源：www.baljq.cn 發布時間：2021年12月16日
不同于傳統光學透鏡，自由光學曲面缺少平移或旋轉對稱，因此制造中需要用到昂貴的專業設備。如今，以色列的研究人員發明了一種新方法，借助不同液體的浮力溶液塑造出了可固化的液體聚合物，免去了復雜制造流程。（文章見：Optica, doi:10.1364/Optica.438763）。
研究小組負責人、以色列理工學院的機械工程教授Moran Bercovici和同事已經證明了在不混溶液體中制造簡單的球面和非球面透鏡的可行性（文章見：Flow, doi:10.1017/flo.2021.1）。他們將一個環浸入水和甘油的混合物中，然后在環內部注入聚合物。在重力和浮力作用穩定了聚合物的形狀后，研究人員用紫外線固化聚合物，并最終得到一個表面光滑的無雜質透鏡。
在此次發表的文章中，Bercovici、以色列理工學院的研究生Mor Elgarisi及其合作者改變了邊界條件及構成鏡片的3D打印框架的形狀。他們計算了兩種液體（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進行了計算分析，邦德數代表聚合物中重力與表面張力的比例。
接下來，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邦德數3。在浸入式框架中注入聚合物樹脂后，團隊等待其表面達到穩定、無波動，然后使用365 nm波長的燈照射5分鐘，使聚合物固化。
研究人員下一步計劃對這一方法進行額外改進，例如將框架的不同面放入邦德數不同的液體中，以改變自由曲面透鏡的形狀；同時，研究人員也在嘗試各種光學聚合物，并嘗試將制造過程自動化。
采用這種新工藝，只需不到一個小時的時間即可制造出粗糙度達亞納米級的表面，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。這種方法將可將設計概念快速原型化，有助于用于多類的成像應用的復雜光學設備量產。
研究小組負責人、以色列理工學院的機械工程教授Moran Bercovici和同事已經證明了在不混溶液體中制造簡單的球面和非球面透鏡的可行性（文章見：Flow, doi:10.1017/flo.2021.1）。他們將一個環浸入水和甘油的混合物中，然后在環內部注入聚合物。在重力和浮力作用穩定了聚合物的形狀后，研究人員用紫外線固化聚合物，并最終得到一個表面光滑的無雜質透鏡。
在此次發表的文章中，Bercovici、以色列理工學院的研究生Mor Elgarisi及其合作者改變了邊界條件及構成鏡片的3D打印框架的形狀。他們計算了兩種液體（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進行了計算分析，邦德數代表聚合物中重力與表面張力的比例。
接下來，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邦德數3。在浸入式框架中注入聚合物樹脂后，團隊等待其表面達到穩定、無波動，然后使用365 nm波長的燈照射5分鐘，使聚合物固化。
研究人員下一步計劃對這一方法進行額外改進，例如將框架的不同面放入邦德數不同的液體中，以改變自由曲面透鏡的形狀；同時，研究人員也在嘗試各種光學聚合物，并嘗試將制造過程自動化。
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