CN114265132B - 一种单片混合式透镜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种单片混合式透镜及其制备方法，本透镜包括一体成型的曲面透镜、超构透镜和平面基板，曲面透镜和超构透镜位于平面基板两侧；本透镜制备方法包括：采用仿真技术设计超构透镜的结构单元和曲面透镜的结构参数，根据上述结构单元，按照预定的相位分布在镀有硬掩膜的平面基板的第一表面制作超构透镜，根据上述结构参数，在涂有压印胶的平面基板的第二表面制作曲面透镜。本申请将超构透镜和曲面透镜结合，即可以克服传统透镜体积大，数量多的缺点，使得成像装置小型化、轻量化，也可以改善大面积、大NA超构透镜的成像质量。本申请的制备工艺与半导体加工工艺兼容，可以大幅降低光学透镜的成本，实现大面积超构透镜的制备。

Description

一种单片混合式透镜及其制备方法

技术领域

本申请属于成像及微纳光学技术领域，具体涉及一种单片混合式透镜及其制备方法。

背景技术

现有的透镜多为传统曲面透镜，通常采用多片透镜组合形成透镜组的方式，导致透镜数量多，体积大，不能满足成像设备对小型化，轻量化的要求。传统曲面透镜依靠折射定律，通过在光传输路径上相位的逐渐积累实现聚焦，因此对材料要求比较高，需要特定的折射率组合才能消除球差、彗差、色差等像差。制造传统曲面透镜的工艺主要包括模压成型、机械打磨等，加工工艺繁琐、耗时、加工成本比较高。

近些年，基于亚波长微纳结构的超构透镜快速发展，其具有平面、超薄、易集成等特点，可以克服上述传统曲面透镜的缺点，被认为能够替代传统曲面透镜，实现小型化、轻量化、便携式成像装置。且超构透镜对材料的要求不是很严格，可以是透明的半导体材料或介质材料，但一般要求基底和位于基底上的微纳结构之间具有一定的折射率差，以实现较大的相位延迟。超构透镜能够利用成熟的半导体加工工艺进行制备，可以大大降低透镜的加工成本。

但是受到色差、彗差等各种像差的影响以及离散相位带来的聚焦效率的限制，和传统曲面透镜相比，超构透镜的成像质量不高，尤其是大面积、大数值孔径超构透镜。大面积超构透镜在透镜边缘处相位分布变化较快，存在相位偏差，从而导致边缘光线很难聚焦。另一方面，大面积超构透镜的制备也具有很大的挑战性。在可见光及近红外波段，超构透镜的制备一般采用电子束曝光技术。电子束曝光技术分辨率较高，但是曝光速度很慢，成本高，不适用于商业化应用。

如何设计一种混合式透镜，能够克服传统透镜体积大的缺点，使得成像装置小型化、轻量化，并改善大面积、大NA超构透镜的成像质量，而且制备过程简单、适于商业化，成为本领域技术研究重点。

发明内容

本申请提出了一种单片混合式透镜及其制备方法，通过将曲面透镜和超构透镜分别制作在一块平面基板的两侧，实现一种大面积、大数值孔径、具有较高成像质量的超薄透镜。

为实现上述目的，本申请提供了如下方案：

一种单片混合式透镜，所述透镜包括曲面透镜、超构透镜和平面基板，所述曲面透镜、所述超构透镜和所述平面基板为一体结构，且所述曲面透镜和所述超构透镜位于所述平面基板两侧；

所述超构透镜是非偏振敏感的，所述超构透镜用于将任意偏振态的入射光聚焦到同一位置处。

可选的，所述透镜的工作波段为紫外到红外波段；

所述曲面透镜、所述超构透镜和所述平面基板为同一种材质构成；

所述材质为对所述工作波段透明的材质。

可选的，所述超构透镜由若干个结构单元组成，所述结构单元按预定的相位分布排列；

所述结构单元包括基底和位于所述基底上的微柱；

所述微柱用于相位调制，所述微柱的高度是和工作波长相比拟的；

所述基底和所述微柱采用同种材料。

可选的，所述基底是周期排列的；

所述周期P满足

P＜λ_min/2NA

其中NA为数值孔径，λ_min为最小波长。

可选的，按预定的相位分布排列获取所述结构单元的方法包括：

利用电磁计算软件扫描不同周期、不同微柱大小下的透射光的相位突变以及透射率，并进行仿真计算；

根据仿真计算的结果，选取若干个不同大小，且透射率符合预定要求，且相位调制覆盖0-2π的结构单元；

将所述超构透镜的相位分布按照所述结构单元的周期离散化，在所述超构透镜的不同位置上排布对应相位延迟的所述微柱，形成所述超构透镜上所述结构单元的结构阵列，得到按预定的相位分布排列的所述结构单元。

可选的，所述相位分布满足：

其中，a_n是多项式系数，

是超构透镜结构的径向坐标，R是超构透镜的归一化半径，m是多项式的级数。

可选的，所述相位分布满足：

其中，λ是工作波长，f为超构透镜的焦距，C(λ)为与波长相关的常数因子。

另一方面，本申请还提供了一种单片混合式透镜制备方法，用于制备上述单片混合式透镜，包括如下步骤：

采用仿真技术设计超构透镜的结构单元和曲面透镜的结构参数，并生成所述超构透镜上结构单元的结构阵列，得到GDS格式截面图形和所述曲面透镜的软模板；

利用所述超构透镜的GDS格式截面图形，在镀有硬掩膜的所述平面基板的第一表面，制作所述超构透镜；

利用所述曲面透镜的软模板，在涂有压印胶的所述平面基板的第二表面制作所述曲面透镜。

可选的，制作所述超构透镜的方法包括：

在所述平面基板的第一表面镀一层金属薄膜，所述金属薄膜作为硬掩膜；

在所述硬掩膜上旋涂正性光刻胶，然后在热板上加热，通过光刻技术将所述截面图形转移到光刻胶上，再进行显影与定影，暴露出需要刻蚀掉的金属；

利用干法刻蚀工艺刻蚀掉暴露出来的金属，露出所述平面基板的第一表面；

采用mix gas工艺进行干法刻蚀，得到所需高度的微柱，制得所述超构透镜。

可选的，制作所述曲面透镜的方法包括：

在所述平面基板的第二表面旋涂压印胶层，采用纳米压印方法将所述软模板上的图案复制到压印胶层上，利用反应离子刻蚀工艺刻蚀掉残留的压印胶，直至暴露出所述平面基板的第二表面；

使用干法刻蚀工艺，将所述软模板上的图案从压印胶转移到所述平面基板的第二表面，然后去除多余的压印胶，得到所述曲面透镜。

本申请的有益效果为：

本申请公开了一种单片混合式透镜及其制备方法，将超构透镜和曲面透镜结合，即可以克服传统透镜体积大、数量多的缺点，使得成像装置小型化、轻量化，也可以改善大面积、大NA超构透镜的成像质量。本申请提供的制备工艺与半导体加工工艺兼容，可以大幅降低光学透镜的成本，实现大面积超构透镜的制备。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例一的单片混合式透镜结构示意图；

图2为本申请实施例一的单片混合式透镜的制备方法流程示意图；

图3为本申请实施例一的8个超构透镜结构单元的相位和透射率示意图；

图4为本申请实施例一的超构透镜的制作流程示意图；

图5为本申请实施例一的超构透镜SEM俯视图，比例尺为100μm；

图6为本申请实施例一的超构透镜局部放大SEM鸟瞰图，比例尺为10μm；

图7为本申请实施例一的超构透镜实际成像效果图；

图8为本申请实施例一的曲面透镜的制作流程示意图；

图9为本申请实施例二的基于传统平凸透镜制备得到的超构透镜示意图；

图10为本申请实施例二的在传统平凸透镜制备超构透镜流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。

首先对部分技术名词做出解释：

超构透镜：超构透镜是超构表面发展比较成熟的一个方向，超构表面可看做是二维化的超材料，是由大量亚波长微纳结构，按照一定排列分布组成的，能够实现对波前的任意调控。当光入射到微纳结构，由于谐振等因素产生相位延迟，因此通过对微纳结构的设计能够实现波前的调控。超构透镜的结构单元包括基底和位于基底上的微纳结构。超构透镜具有平面化、超薄、易集成等特点，是一种衍射型透镜。

衍射效率：指在某一个衍射方向上的光强与入射光强的比值。

聚焦效率：指聚焦光斑大小内的光能量与入射光能量的比值。

刻蚀选择比：表征了掩膜层的抗刻蚀能力，通常用被刻蚀材料和掩膜材料的刻蚀速率比值来表示。

实施例一

如图1所示，为本申请实施例的单片混合式透镜结构示意图，包括曲面透镜、超构透镜和平面基板，曲面透镜、超构透镜和平面基板为一体结构，且曲面透镜和超构透镜位于平面基板两侧；

本实施例透镜工作于紫外到远红外波段，覆盖200nm-14μm波段。

本实施例透镜的三个组成部分均由同一种材质构成，根据工作波段选择具有较高折射率且透明的半导体材料或介质材料。该材质对工作波段透明，紫外及可见波段可选择二氧化钛、氮化铝、氮化镓、氮化硅等材料，红外波段可以选硅、锗等材料。

在本实施例中，超构透镜是由n个结构单元按照特定相位分布排列得到，n>1；结构单元包括基底和位于基底上的微柱，基底和微柱为同种材料；超构透镜是非偏振敏感的，可将任意偏振态的入射光聚焦到同一位置处。

微柱的截面为对称形状，可以是圆形、方形等。微柱的高度与工作光波长相比拟，不同尺寸的微柱能够提供0-2π的相位覆盖，且具有较高的透射率；

结构单元的基底是周期性排列的，满足周期P＜λ_min/2NA，其中NA为数值孔径，λ_min为最小波长。

超构透镜的结构单元采用下述方法得到：

在本实施例中，首先，利用FDTD电磁计算软件扫描不同周期、不同微柱大小下的透射光的相位以及透射率，并进行仿真计算；

其次，根据仿真计算的结果，选取若干个不同大小，且透射率符合预定要求较高，且相位调制覆盖0-2π的结构单元；

最后，将超构透镜的相位分布按照结构单元的周期离散化，在超构透镜的不同位置上排布对应相位延迟的微柱，形成超构透镜上所述结构单元的结构阵列，得到按预定的相位分布排列的所述结构单元。

基于上述方法，超构透镜的相位分布满足关系式(1)：

其中，a_n是多项式系数，

是超构透镜结构的径向坐标，R是超构透镜的归一化半径，m是多项式的级数。

或者也可以满足关系式(2)：

其中，λ是工作波长，f为超构透镜的焦距，C(λ)为与波长相关的常数因子。然后利用透镜组的焦距公式

进行光焦度分配。

利用薄透镜组光焦度分配公式

(f₁和f₂分别为两个薄透镜的焦距)，合理分配超构透镜(1/f₁)和曲面透镜(1/f₂)的光焦度。此种情况下，优选超构透镜的相位分布为式(2)，然后根据球面镜曲率半径和焦距的关系式f₂＝r/(n-1)(其中r为球面镜的曲率，f₂为球面镜焦距，n为材料折射率)，确定球面镜的曲率半径以及厚度。所述合理分配光焦度是指在保证满足加工工艺条件下，尽可能减小超构透镜的聚焦负担。

另外，针对宽光谱成像需要优化设计超构透镜的结构以消除色差。

在本实施例中，曲面透镜可以是球面、椭球面以及自由曲面等，其结构参数以及式(1)中的多项式系数a_n可利用zemax等软件根据总焦距、像差等性能参数进行优化设计。

如图2所示，为本申请实施例的单片混合式透镜的制备方法，主要包括如下步骤：

S1.采用仿真技术设计超构透镜的结构单元和曲面透镜的结构参数，并生成超构透镜上结构单元的结构阵列，得到GDS格式截面图形和曲面透镜的软模板。

具体的，采用仿真设计超构透镜图案，生成GDS格式的截面图形，并加上对准标记，作为后续激光直写工艺的图形文件或者利用激光直写系统将上述图形转移到金属铬上，金属图案制作在透紫外光的石英玻璃上，作为后续紫外光刻的光刻掩膜版。

采用仿真设计曲面透镜结构参数，制备纳米压印用的软模板。

在本实施例中，针对人体红外成像，选取工作波长范围为9-10.2μm，中心工作波长为λ_d＝9.5μm。通过在透镜上表面镀一层其余红外波段截止的膜层来减少其余波长红外光谱对成像质量的影响。

然后，根据中心工作波长范围，选择硅为平面基板材料，其厚度约为850μm，硅的折射率为3.42。本实施例选取的红外焦平面探测器为氧化钒非制冷型红外焦平面探测器，像元大小为15μm，分辨率(像元个数)为256×233。由此，确定红外透镜的目标焦距为2.5mm，能够满足陶瓷封装探测器的需求；透镜尺寸为4mm×4mm，能够覆盖256×233像素或以上的非制冷焦平面探测器。

基于上述参数，确定超构透镜的相位分布满足关系式(2)，曲面透镜为球面镜；超构透镜焦距设计为4mm，球面镜焦距为6.7mm，根据球面镜曲率半径和焦距的关系式f＝r/(n-1)，其中f为球面镜焦距，n为材料折射率，确定球面镜的曲率半径为16mm，球冠厚度为300μm。

基于上述数据，本实施例的超构透镜选择圆柱；超构透镜结构单元的周期排列可以是方形或三角形，本实施例选择方形排列，周期设为4μm，圆柱的高度设为6μm；根据所用激光直写设备的分辨率，圆柱直径从1.4μm变化到3μm，根据仿真计算，选取了一组8个不同大小，具有较高透射率且相位调制可覆盖0-2π的结构单元，如图3所示。将超构透镜的相位分布按照结构单元周期离散化，在透镜不同位置上排布对相位延迟的圆柱，形成超构透镜的结构阵列，并利用CAD软件将其转换成光刻设备可识别的GDS文件，再通过后续半导体加工工艺制备出超构透镜。

S2.利用超构透镜的GDS格式截面图形，在镀有硬掩膜的平面基板的第一表面，制作超构透镜；

制作超构透镜的具体过程包括下面步骤，如图4所示。

S2.1.将平面基板清洗干净，采用电子束蒸镀工艺在平面基板上表面(第一表面)沉积一层金属层薄膜，作为后续mix gas工艺的硬掩膜，在本实施例中，采用金属铝，铝层厚100nm；

S2.2.在金属铝层上旋涂一层1.2μm厚的正性光刻胶，在热板上以115度的温度加热1分钟，采用激光直写工艺或者有掩膜的紫外光刻，将超构结构图案转移到光刻胶上，然后在显影液中显影50秒，在去离子水中定影1分钟，此时曝光区域光刻胶溶解，暴露出下面的金属铝。

S2.3.利用感应耦合等离子(ICP)干法刻蚀工艺，将暴露出来的金属铝刻蚀掉，露出基板表面，将光刻胶图案转移到金属层薄膜上；

S2.4.采用mix gas工艺对S2.3得到的样品进行干法刻蚀，气体配比为SF6:C4F8＝1:1，刻蚀时间为4.5分钟，最终得到高度为6μm的微柱，然后使用去胶溶液NMP、金属刻蚀液依次将光刻胶、金属铝层掩膜去除，得到超构透镜。图5为本实施例的超构透镜部分SEM俯视图，比例尺为100μm，图6为超构透镜局部放大SEM鸟瞰图，比例尺为10μm，图7为超构透镜实际成像效果图。mix gas工艺和Bosch工艺都是深硅刻蚀的两种工艺，但是mix gas工艺没有刻蚀和沉积两个交替进行的过程，因此刻蚀表面比较光滑，刻蚀选择比较小。

S3.利用曲面透镜的软模板，在涂有压印胶的平面基板的下表面(第二表面)制作曲面透镜。

在制作曲面透镜前，首先利用光刻胶等将超构透镜图案保护起来，以免后续曲面透镜的制备过程对超构透镜造成不必要的损坏。

曲面透镜的制作过程主要包括以下几步，如图8所示。

S3.1.在基板的下表面旋涂压印胶，保证胶厚比预定的球冠厚度稍大，采用纳米压印方法将软模板上的图案复制到压印胶层上，需要保证软模板上的对准标记与超构透镜对准，然后利用反应离子刻蚀工艺刻蚀掉残留的压印胶，直至暴露出基板表面。其中，纳米压印的具体过程为：将已制备好的软模板覆盖到压印胶层上，并施加压力将软模板上的图案转移到压印胶上，然后经过紫外光固化脱模，在压印胶上得到所设计的结构图案。

S3.2.对S3.1得到的样品进行干法刻蚀，将图形从压印胶精确转移到基板上，之后用去胶溶液去除压印胶，得到最终的曲面透镜。此处应当注意，需要修改刻蚀参数，包括选择的气体，气体流量大小，刻蚀功率的大小，使刻蚀选择比为1:1。刻蚀选择比表征了掩膜层的抗刻蚀能力，通常用被刻蚀材料和掩膜材料的刻蚀速率比值来表示。

进一步的，用去胶溶液去除压印胶以及保护层，得到红外透镜。

实施例二

本实施例二提供了另一种单片混合式透镜制备方法，即在传统平凸透镜的平面侧制备超构透镜，如图9所示，超构透镜的具体制备工艺如实施例二所述，即首先采用仿真技术设计超构透镜的结构单元，并生成超构透镜结构阵列的GDS格式截面图形，在传统平凸透镜的平面侧制作超构透镜。如图10所示。

在平凸透镜凸面侧制作一个水平支架确保平凸透镜能够平稳放置，在平凸透镜平面侧镀一层金属薄膜作为硬掩膜；

在硬掩膜上旋涂一层正性光刻胶，然后在热板上加热，通过光刻技术将截面图形转移到光刻胶上，再进行显影与定影，暴露出需要刻蚀掉的金属；

利用干法刻蚀工艺刻蚀掉暴露出来的金属，露出所述平凸透镜的平面侧；

最后采用mix gas工艺进行干法刻蚀，得到所需高度的微柱，制得所述超构透镜。

以上所述的实施例仅是对本申请优选方式进行的描述，并非对本申请的范围进行限定，在不脱离本申请设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本申请的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本申请权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种单片混合式透镜，其特征在于：所述透镜包括曲面透镜、超构透镜和平面基板，所述曲面透镜、所述超构透镜和所述平面基板为一体结构，且所述曲面透镜和所述超构透镜位于所述平面基板两侧；

所述超构透镜是非偏振敏感的，所述超构透镜用于将任意偏振态的入射光聚焦到同一位置处；

所述透镜的工作波段为紫外到红外波段；

所述曲面透镜、所述超构透镜和所述平面基板为同一种材质构成；

所述材质为对所述工作波段透明的材质；

单片混合式透镜的制备方法，包括如下步骤：

S1.采用仿真技术设计超构透镜的结构单元和曲面透镜的结构参数，并生成所述超构透镜上结构单元的结构阵列，得到GDS格式截面图形和所述曲面透镜的软模板；

采用仿真设计超构透镜图案，生成GDS格式的截面图形，并加上对准标记，作为后续激光直写工艺的图形文件或者利用激光直写系统将上述图形转移到金属铬上，金属图案制作在透紫外光的石英玻璃上，作为后续紫外光刻的光刻掩膜版；

采用仿真设计曲面透镜结构参数，制备纳米压印用的软模板；

针对人体红外成像，选取工作波长范围为9-10.2μm，中心工作波长为λ_d＝9.5μm；通过在透镜上表面镀一层其余红外波段截止的膜层来减少其余波长红外光谱对成像质量的影响；

然后，根据中心工作波长范围，选择硅为平面基板材料，其厚度约为850μm，硅的折射率为3.42；使用红外焦平面探测器，红外焦平面探测器为氧化钒非制冷型红外焦平面探测器，像元大小为15μm，分辨率(像元个数)为256×233；确定红外透镜的目标焦距为2.5mm，满足陶瓷封装探测器的需求；透镜尺寸为4mm×4mm，覆盖256×233像素以上的非制冷型红外焦平面探测器；

基于上述参数，确定超构透镜的相位分布，曲面透镜为球面镜；超构透镜焦距设计为4mm，球面镜焦距为6.7mm，根据球面镜曲率半径和焦距的关系式f＝r/(n-1)，其中f为球面镜焦距，n为材料折射率，确定球面镜的曲率半径为16mm，球冠厚度为300μm；

基于上述数据，超构透镜选择圆柱；超构透镜结构单元的周期排列是方形或三角形，选择方形排列，周期设为4μm，圆柱的高度设为6μm；根据所用激光直写设备的分辨率，圆柱直径从1.4μm变化到3μm，根据仿真计算，选取了一组8个不同大小，具有较高透射率且相位调制可覆盖0-2π的结构单元，将超构透镜的相位分布按照结构单元周期离散化，在透镜不同位置上排布对相位延迟的圆柱，形成超构透镜的结构阵列，并利用CAD软件将其转换成光刻设备可识别的GDS文件，再通过后续半导体加工工艺制备出超构透镜；

S2.利用所述超构透镜的GDS格式截面图形，在镀有硬掩膜的所述平面基板的第一表面，制作所述超构透镜；制作所述超构透镜的方法包括：

在所述平面基板的第一表面镀一层金属薄膜，所述金属薄膜作为硬掩膜；

在所述硬掩膜上旋涂正性光刻胶，然后在热板上加热，通过光刻技术将所述截面图形转移到光刻胶上，再进行显影与定影，暴露出需要刻蚀掉的金属；

利用干法刻蚀工艺刻蚀掉暴露出来的金属，露出所述平面基板的第一表面；

采用mix gas工艺进行干法刻蚀，得到所需高度的微柱，制得所述超构透镜；

将平面基板清洗干净，采用电子束蒸镀工艺在平面基板上表面沉积一层金属层薄膜，作为后续mix gas工艺的硬掩膜；

S2.2.在金属铝层上旋涂一层1.2μm厚的正性光刻胶，在热板上以115度的温度加热1分钟，采用激光直写工艺或者有掩膜的紫外光刻，将超构结构图案转移到光刻胶上，然后在显影液中显影50秒，在去离子水中定影1分钟，此时曝光区域光刻胶溶解，暴露出下面的金属；

S2.3.利用感应耦合等离子干法刻蚀工艺，将暴露出来的金属刻蚀掉，露出基板表面，将光刻胶图案转移到金属层薄膜上；

S2.4.采用mix gas工艺对S2.3得到的样品进行干法刻蚀，气体配比为SF6:C4F8＝1:1，刻蚀时间为4.5分钟，最终得到高度为6μm的微柱，然后使用去胶溶液NMP、金属刻蚀液依次将光刻胶、金属层掩膜去除，得到超构透镜；

S3.利用所述曲面透镜的软模板，在涂有压印胶的所述平面基板的第二表面制作所述曲面透镜；

制作所述曲面透镜的方法包括：

在所述平面基板的第二表面旋涂压印胶层，采用纳米压印方法将所述软模板上的图案复制到压印胶层上，利用反应离子刻蚀工艺刻蚀掉残留的压印胶，直至暴露出所述平面基板的第二表面；

使用干法刻蚀工艺，将所述软模板上的图案从压印胶转移到所述平面基板的第二表面，然后去除多余的压印胶，得到所述曲面透镜；

透镜的三个组成部分均由同一种材质构成，根据工作波段选择具有较高折射率且透明的半导体材料或介质材料；该材质对工作波段透明，紫外及可见波段可选择二氧化钛、氮化铝、氮化镓、氮化硅材料，红外波段选硅、锗材料；

S3.1.在基板的下表面旋涂压印胶，保证胶厚比预定的球冠厚度稍大，采用纳米压印方法将软模板上的图案复制到压印胶层上，保证软模板上的对准标记与超构透镜对准，然后利用反应离子刻蚀工艺刻蚀掉残留的压印胶，直至暴露出基板表面；

其中，纳米压印的具体过程为：将已制备好的软模板覆盖到压印胶层上，并施加压力将软模板上的图案转移到压印胶上，然后经过紫外光固化脱模，在压印胶上得到所设计的结构图案；

S3.2.对S3.1得到的样品进行干法刻蚀，将图形从压印胶精确转移到基板上，之后用去胶溶液去除压印胶，得到最终的曲面透镜；需要修改刻蚀参数，包括选择的气体，气体流量大小，刻蚀功率的大小，使刻蚀选择比为1:1；刻蚀选择比表征了掩膜层的抗刻蚀能力，用被刻蚀材料和掩膜材料的刻蚀速率比值来表示。

2.根据权利要求1所述的单片混合式透镜，其特征在于：所述超构透镜由若干个结构单元组成，所述结构单元按预定的相位分布排列；

所述结构单元包括基底和位于所述基底上的微柱；

所述微柱用于相位调制，所述微柱的高度是和工作波长相比拟的；

所述基底和所述微柱采用同种材料。

3.根据权利要求2所述的单片混合式透镜，其特征在于：所述基底是周期排列的；

所述周期P满足

P＜λ_min/2NA

其中NA为数值孔径，λ_min为最小波长。

4.根据权利要求3所述的单片混合式透镜，其特征在于：

按预定的相位分布排列获取所述结构单元的方法包括：

利用电磁计算软件扫描不同周期、不同微柱大小下的透射光的相位突变以及透射率，并进行仿真计算；

根据仿真计算的结果，选取若干个不同大小，且透射率符合预定要求，且相位调制覆盖0-2π的结构单元；

将所述超构透镜的相位分布按照所述结构单元的周期离散化，在所述超构透镜的不同位置上排布对应相位延迟的所述微柱，形成所述超构透镜上所述结构单元的结构阵列，得到按预定的相位分布排列的所述结构单元。

5.根据权利要求4所述的单片混合式透镜，其特征在于：

所述相位分布满足：

其中，a_n是多项式系数，

是超构透镜结构的径向坐标，R是超构透镜的归一化半径，m是多项式的级数。

6.根据权利要求4所述的单片混合式透镜，其特征在于：

所述相位分布满足：

其中，λ是工作波长，f为超构透镜的焦距，C(λ)为与波长相关的常数因子。

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