創新性的玻璃模壓成形技術能夠以較低的成本和較高的效率實現光學微結構陣列的超精密制造,目前基于該技術已經形成了全電機伺服驅動精密模壓成形樣機,對國內微納光學件制造具有重要的意義。
這種陣列被稱為微結構光學元件,可以對任意波長光進行物理調控。根據上述原理制成的微透鏡陣列背光組模能夠使顯示屏幕以較小的光源能量,獲得較亮、較均勻的顯示效果,應用于手機、數碼相機等電子設備的液晶顯示屏幕的微透鏡陣列背光組模。例如,微透鏡陣列結構制作的導光板(LGP)可以將點光源或線光源轉化為面光源,并減小照明系統的尺寸;手機背光系統中的棱鏡膜可以匯聚導光板頂面出射的光,增加手機液晶屏(非主動發光器件)的亮度。此外,光學微結構陣列還適用于機械設計約束,可以實現新型的光學設計概念、集成光學和機械功能等。
然而在微納尺度,一點微小的誤差都可能導致無法實現所需的光學效果,如何才能以較低的成本和較高的效率實現光學微結構陣列的超精密制造呢?面對這一艱巨挑戰,北京理工大學的研究團隊提出了解決方案:采用玻璃模壓成形技術制造光學微納結構陣列。具體說來,研究團隊建立了面向高性能微納陣列模具制造的磷化鎳(Ni-P)材料強化和精密微切削理論,以及面向微光學元器件制造的玻璃微納陣列高效超精密高溫模壓成形理論,為光學微納陣列低成本批量生產奠定了科學理論基礎。
概括來說,玻璃模壓成形技術是指對玻璃和模具進行加溫和加壓,一次性地將光學玻璃模壓成可滿足特定要求的光學零件,涉及模具材料、玻璃材料和相關設備及工藝參數等諸多挑戰。其中微納陣列模具的精密制造是實現精密成形技術的基礎。