加拿大的研究人員開發了一種名爲“模糊層析法”的新型3D打印技術，能夠快速生産具有商業級光學質量的微透鏡。這種新方法可能會使設計和制造各種光學設備變得更加容易和快捷。

“我們故意爲這種3D打印方法使用的光束添加了光學模糊，以制造精密的光學元件，”加拿大國家研究委員會的Daniel Webber說。“這使得生産光學平滑表面成爲可能。”

在《Optica》期刊上，這些研究人員通過使用該方法制造了一個毫米級平面-凸透光學透鏡，展示了這種新方法，其成像性能與商業可獲得的玻璃透鏡相似。他們還表明，該方法可以在短短30分鍾內生産出准備使用的光學元件。

Webber說：“我們預計這種方法對于光學元件的成本效益和快速原型制作非常有價值，這要歸功于層析3D打印機和使用的材料的可負擔性。此外，層析3D打印的固有自由形態特性可以使光學設計師通過用具有複雜形狀的打印光學元件替換多個標准光學元件，來簡化設計。”

層析體積增材制造是一種相對新的制造方法，它使用投射光來固化特定區域的光敏樹脂。它允許整個部件一次性打印而無需任何支撐結構。然而，現有的層析方法不能直接打印成像質量的透鏡，因爲使用的鉛筆狀光束會導致條紋，從而在元件表面形成小脊。盡管可以使用後處理步驟來創建平滑表面，但這些方法增加了時間和複雜性，這削弱了與層析打印相關的快速原型制造優勢。

Webber博士說：“由于對功能性透鏡所需的嚴格技術規格，以及複雜且耗時的制造過程，制造光學元件的成本很高。模糊層析法可以以低成本的方式制作自由形態設計。隨著技術的成熟，它可以爲新光學設備的快速原型制造提供便利，這對于從商業制造商到車庫發明家都有用。”

爲了測試這種新方法，研究人員首先創建了一個簡單的平面-凸透鏡，並展示了它具有與具有相同物理尺寸的商業玻璃透鏡相當的成像分辨率。它還展示了微米級形狀誤差、亞納米級表面粗糙度和接近玻璃透鏡的點擴散函數。

他們還使用模糊層析法制作了一個3×3的微透鏡陣列，並將其與傳統層析法3D打印的陣列進行了比較。他們發現，由于表面粗糙度大，不可能使用傳統方法打印的陣列來成像一張名片，但可以使用模糊層析法打印的陣列來完成。此外，研究人員還演示了在光纖上覆印球透鏡，這以前只能使用稱爲雙光子聚合的增材制造技術來實現。

他們現在正在通過優化光模式和將材料參數納入打印過程中來提高組件精度。他們還希望引入打印時間的自動化，使系統足夠穩健，以滿足商業用途。

Webber說：“層析3D打印是一個正在迅速成熟的領域，在許多應用領域都找到了用途。在這裏，我們利用這種3D打印方法的固有優勢，制造毫米級光學元件。通過這樣做，我們爲光學制造技術增加了一種快速且低成本的替代方案，這可能對未來技術産生影響。”

這項研究不僅展示了3D打印技術在光學元件制造中的潛力，而且強調了模糊層析法在快速原型制造中的應用前景。那麽，您如何看待這種新型3D打印技術對未來光學設備設計和制造的影響？您認爲它將如何改變光學行業的生産方式？歡迎在評論區分享您的想法，與我們共同探討這一激動人心的技術進步。

參考資料：DOI： 10.1364/OPTICA.519278.