3.2 雙面微透鏡陣列
3.2.2.6. 模造製程對玻璃材料折射率的影響
因為玻璃模造製程歷經升溫與降溫的步驟，針對玻璃材料而言，降溫速度的快慢會 影響折射率數值的變化，因此，本研究利用實驗結果分析模造製程對玻璃材料折射率的 影響，實驗結果如圖76，在模造溫度的影響方面，615 – 695 ℃的溫度對模造製程前後 的材料折射率影響微乎其微，而較快的降溫速度雖對折射率的影響相對較大，但影響亦 不超過0.001 nD (nD為使用589.2 nm之波長光源量測折射率)，Huang等人[68]的實驗結果 指出厚度5 mm的玻璃元件，在降溫速率37.2 ℃/min時，模造製程前後折射率變化為0.003 nD，如圖77，其原因為本研究中的玻璃材料厚度為1.2 mm，因此模造製程中降溫速率對 折射率的影響較小。
圖 76 模造溫度及降溫速率對折射率的影響 (t=1.2 mm)
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圖 77 模造溫度及降溫速率對折射率的影響 (t=5 mm)
圖78為雙面微透鏡陣列之剖面圖，由圖中可看出在鈉玻璃雙面已成形微透鏡陣列，
圖78(a)(c)為其微透鏡之400倍放大圖。圖79為雙面微透鏡陣列之光學顯微鏡與電子顯微 鏡圖。圖80(a)為雙面微透鏡陣列之實體照片，圖80(b)、(c)、(d)分別為其放大200、400、
1000倍之共軛焦顯微鏡量測之立體圖形，圖80(e)為其輪廓量測結果，由圖中可看出其微 透鏡曲率半徑為851 μm，其寬度與高度分別為460 μm及52 μm，其透鏡間距為700 μm。
圖81則是利用50 mm * 50 mm，微孔孔徑為500 μm，間距為700 μm的碳化矽模仁製作直 徑50 mm的雙面微透鏡陣列。
圖 78 微透鏡剖面圖(a) 400 倍 (b) 200 倍 (c) 400 倍
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圖 79 微透鏡陣列之光學顯微鏡與電子顯微鏡圖
圖 80 微透鏡陣列之表面形貌圖(b)200 倍 (c)400 倍 (d)1000 倍
圖 81 50 mm * 50 mm 之碳化矽模仁與微透鏡陣列
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3.2.2.7. 小結
本研究使用雷射加工技術在碳化矽模仁上製作微孔陣列，並透過精密玻璃模造技術 在鈉玻璃上製作雙面微透鏡陣列，分析實驗結果，完成雷射脈衝重複頻率和掃瞄速度對 微孔深度的關係圖，以及探討玻璃模造溫度與力量對微透鏡輪廓的影響，最後成功完成 曲率半徑為851 μm，寬度與高度分別為460 μm 及52 μm，透鏡間距為700 μm之雙面微透 鏡陣列。透過此製程方法，依照所需設計可改變玻璃的材料、厚度或微透鏡曲率，使雙 面微透鏡陣列適用於不同光學波段的光學系統。
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本節研究使用波長為355 nm之UV雷射系統AVIA 355-14 (COHERENT Inc.)來製做 模仁上之微結構，包含微透鏡陣列以及微柱狀鏡陣列模仁。透鏡曲面間之間隙是對光學 性質沒有作用之無效區域，因此為了減少透鏡間隙，選用六邊形之蜂巢狀結構作為模仁 微結構圖形，利用雷射在不銹鋼材料(SUS 304)上製作外接圓100 μm、200 μm以及300 μm 之六角柱狀結構陣列與間距100 μm、200 μm以及300 μm之矩形陣列，其範圍皆為10 mm
* 10 mm，雷射加工過程中探討雷射脈衝重複頻率、掃瞄速度與不同微結構尺寸對其表 面輪廓之影響，使用雷射共軛焦顯微鏡量測微結構輪廓並探討最佳雷射加工參數。之後 探討電解拋光時間對表面輪廓的影響，最後利用玻璃模造技術成形玻璃微結構陣列元件。
圖82為實驗流程圖。