在本研究中，目標(biāo)工作距離(2mm)處的光斑尺寸確實(shí)大于250μm。它應(yīng)減小到小于100μm，以確保與檢測(cè)區(qū)域的最佳耦合。不幸的是，具有較低散度的偏振穩(wěn)定單模VCSEL芯片尚未商業(yè)化。因此，挑戰(zhàn)在于找到一種精確的方法，將準(zhǔn)直微透鏡直接集成到已經(jīng)安裝在印刷電路板上的小型VCSEL芯片(200x200x150μm³)上。

在這項(xiàng)發(fā)表在《光學(xué)微系統(tǒng)雜志》上的研究中，研究人員證明，雙光子聚合3D打印技術(shù)可以在一個(gè)步驟中制造出這樣一個(gè)微透鏡，而寫入時(shí)間僅為5分鐘。為此，他們優(yōu)化了透鏡的設(shè)計(jì)和制造條件，以獲得足夠的表面質(zhì)量和合適的焦距。

(a)  鏡頭設(shè)計(jì)。(b) 使用ZEMAX（高斯光束傳播）計(jì)算的光束輻照度的空間分布，對(duì)于不帶透鏡（上）和帶透鏡（下）的對(duì)比，距離為2毫米處的光斑。

激光芯片的光束發(fā)散度可以從14.4°減小到3°，相當(dāng)于2mm距離處的光束光斑尺寸僅為55μm。他們還從實(shí)驗(yàn)和理論上研究了添加透鏡對(duì)器件光譜特性的影響，并提出了一種新的設(shè)計(jì)來避免調(diào)諧范圍的縮小。

該團(tuán)隊(duì)的工作證明了雙光子聚合3D打印作為一種快速準(zhǔn)確的VCSEL后安裝準(zhǔn)直技術(shù)的途徑，并為開發(fā)可直接集成在便攜式光學(xué)傳感系統(tǒng)中的優(yōu)化激光芯片鋪平了道路。

相關(guān)鏈接：1. https://phys.org/news/2023-07-rapid-fabrication-polymer-lens-laser.html

2. https://doi.org/10.1117/1.JOM.3.3.033501