德國斯圖加特大學的一組研究人員最近開發了一種將抗反射涂層應用于3D打印多透鏡系統的新方法。據報道，這些涂層有助于最大限度地減少反射造成的光損失，這對于開發由多個微透鏡組成的高質量3D打印系統至關重要。

抗反射涂層

在《光學材料快報》雜志上，斯圖加特大學的研究人員描述了他們將抗反射涂層應用于3D打印鏡片的新技術。該方法可以同時涂覆構成3D打印鏡片的所有表面，達到在打印過程中產生的難以觸及的中空開口和底切。

這很重要，因為在光學系統中，由于反射，在每個透鏡-空氣界面內會損失少量光。報告指出，由于3D打印鏡頭的制造方式，傳統應用或濺射不能像相機鏡頭等大鏡頭那樣用于以減少反射。

如果反射足夠，鏡頭系統的成像質量將受到負面影響。

“我們的新方法將使任何使用多個透鏡的3D打印復雜光學系統受益，”來自斯圖加特大學的研究小組負責人Harald Giessen 說。“然而，它特別適用于微型光纖內窺鏡等應用，這些應用需要高質量的光學器件，并用于在不太理想的照明條件下進行成像。”

低溫熱原子層沉積 (ALD) 技術與3D打印聚合物材料兼容，還可用于將其他薄膜直接制成3D打印微光學器件。通常，ALD 需要高溫才能成功涂覆抗反射涂層，這會導致材料直接熔化到3D 打印的微光學系統中。

在新的研究中，該團隊找到了一種將應用溫度從200 攝氏度（392 華氏度）降低到 150 攝氏度的方法。隨著溫度的降低，該團隊將鏡片系統暴露在含有抗反射涂層分子結構單元的氣體中。

鑒于氣體分子可以在3D打印結構的中空部分中自由移動，沿所有暴露的鏡片表面形成均勻的薄層。

“我們首次將ALD應用于制造3D打印復雜微光學的抗反射涂層，”該論文的第一作者 Simon Ristok 說。“這種方法可用于制造新型極薄的內窺鏡設備，從而實現診斷——甚至治療——疾病的新方法。

“它還可用于制造用于自動駕駛汽車的微型傳感器系統或用于增強/虛擬現實設備（如護目鏡）的高質量微型光學器件。”

據該團隊稱，可以通過添加層、改變前體氣體以及調整高和低折射率涂層或其他AR涂層設計的形式順序來調整涂層的厚度和材料特性。“我們多年來一直致力于3D打印微光學器件，并且一直致力于改進和優化我們的制造工藝，”Giessen 說。“在我們的光學系統中添加抗反射涂層以提高復雜鏡頭系統的成像質量是合乎邏輯的下一步。”

不過，研究人員確實止步于此。在進一步評估涂層性能時，該團隊對3D打印樣品上的ALD涂層進行了表征，發現涂層將可見波長的平面基板的寬帶反射率降低到1%以下。

該團隊還使用僅600微米寬的3D打印雙鏡頭成像系統測試了ALD涂層技術。在任何情況下，3D打印鏡片的寬度都小于一毫米。

“為了打印雙鏡頭系統，我們使用了Nanoscribe Quantum X 微細加工系統，該系統為3D打印鏡頭提供了前所未有的表面光滑度，”Ristok說。“我們展示了我們的 ALD 涂層顯著降低了反射率，相反，增強了這種多透鏡系統的透射率。”

未來，該團隊計劃使用他們的ALD方法開發具有更多層的高級涂層設計，這可以進一步減少特定波長的反射損失，并指出抗反射涂層的ALD沉積將非常適合原型制作或小批量生產生產。

該團隊補充說，他們也愿意與有興趣將抗反射涂層整合到其他3D打印光學系統中的研究人員合作。