定义
直径特别小的光学透镜，例如小于 1 mm。
微透镜（或微透镜）是直径特别小的光学透镜，例如小于1毫米。 在某些情况下，它们甚至比这小得多，精确到几个光学波长的数量级。 对于如此小的结构，衍射现象开始发挥重要作用，通常会降低性能。
微透镜的工作原理
微透镜可以基于不同的工作原理：
- 其中一些只是作为折射镜片工作，就像传统的大镜片一样。 作为透镜基本功能的光学相位的径向变化变化是从器件的径向变化厚度中获得的。
- 为了在屈光度很大的情况下保持非常低的厚度，可以使用菲涅耳透镜的形状，其中光线由一组同心曲面反射。 然而，与普通的菲涅耳透镜相比，人们通常会对步骤进行尺寸测量，例如优化相位特性。
- 虽然衍射通常被认为是有害的，但有时直接使用（衍射光学）：有基于衍射作为基本工作原理的衍射微透镜。 这对于只有两个不同高度水平的二元结构和连续结构都是可能的。
- 微透镜也可以实现为梯度折射率透镜（GRIN透镜）。 它们通常由两个不同的透明层组成，其中一个（基板层）具有均匀的折射率，而另一个具有径向依赖的折射率。 这样就不需要厚度变化，但这两种原理也可以结合起来。
微透镜的制造
相对较大的微透镜可以用与传统透镜类似的技术制造，但对于较小的尺寸，需要改进的光学制造技术。 其中许多不是应用于单个透镜，而是应用于微透镜阵列（见下文）。 一些例子：
- 微透镜阵列可以通过注塑成型或从某种母版压花制成。 特别是塑料（聚合物）材料可以做到这一点。
- 有一些印刷方法，其中液态聚合物材料的微滴沉积在平面上以形成透镜。 它们随后可以通过紫外线照射硬化，从而导致聚合。
- 各种光刻技术用于制造衍射微透镜。 其中一些只能产生二元结构，其中一定深度的透明材料被保留或完全去除。 在某些情况下，在这样的生产步骤之后应用热回流焊，将阶梯结构转换为弯曲的透镜结构。 一些制造技术类似于用于半导体芯片生产的制造技术；这个区域称为晶圆级光学器件。
- 还有一些使用超快激光或超精密金刚石微钻孔或金刚石车削的光刻方法。
其中一些技术具有相当高的光学质量，有些甚至允许制造非球面透镜。
微透镜阵列
人们可以生产一维或二维形式的微透镜阵列，其中包含许多通常在公共基板上一起制造的微透镜。 例如，二维微透镜阵列可以具有矩形或六边形透镜图案。 有关更多详细信息，请参阅文章微透镜阵列。
微透镜的应用
微透镜的应用范围很广。 我们从单镜头的一些例子开始：
- 如果将微透镜放置在光纤的光纤芯上，它可以用作光纤准直器或将光发射到光纤中。 但请注意，光束半径受到透镜尺寸的严重限制。
- 同样，来自激光二极管的辐射可以被准直。
微透镜阵列的一些应用是：
- 线性透镜阵列可用于准直二极管条形（二极管阵列）的所有发射器的辐射。
- 在集成光学器件中，透镜阵列可用于准直波导阵列的输出。
- 如上所述，人们使用微透镜阵列，其中每个透镜都与一种光电探测器阵列的像素对齐。 这样，可以通过减少探测器像素之间非敏感区域的光损失来提高灵敏度。 但是，这种配置的镜头无法执行成像功能。
- 还有基于微透镜的成像设备，例如用于智能手机的复印机和照相机。 此外，人们可以制造光场相机。
- 一些透镜阵列用于微光学光束均质器。
- Shack-Hartmann波前传感器可以包含微透镜阵列。 每个透镜产生一个小光束焦点，其位置与透镜前面的波前方向有关。
- 透镜阵列可用于在大型透镜的干涉表征中生成参考光束。
数百万年来，昆虫和其他各种动物一直使用微透镜作为复眼的重要组成部分。
参考文献
[1] T. Hou et al., “Fabrication, characterization, and applications of microlenses”, Appl. Opt. 54 (24), 7366 (2015), doi:10.1364/AO.54.007366
[2] W. Yuan et al., “Fabrication of microlens array and its application: a review”, Chinese Journal of Mechanical Engineering 31, 16 (2018), doi:10.1186/s10033-018-0204-y
