屈折マイクロレンズの製造は、電気通信、光ピンセット、電磁波操作などの高度なフォトニクス・アプリケーションにとって極めて重要である。最新のアプリケーションノートでは、ダイレクトレーザーライティング（DLW）とナノインプリントリソグラフィー（NIL）の統合により、光波の軌道角運動量（OAM）を生成するためのマイクロレンズの効率的な作成が可能になることをGermanLitho社と共同で実証しています。
主な調査結果
屈折マイクロレンズは、回折効率の低さや色収差などの非効率性に悩まされることの多い従来の回折光学素子（DOE）に対して、明確な利点を提供します。DLWを利用することで、滑らかでグレースケールの2.5D構造を高精度で作製することができ、OAMモードを持つ光波を集光するためのより優れた光学性能を確保することができる。
このアプリケーションでは、スパイラル・フェーズ・プレート（SPP）と球面マイクロレンズを統合したユニークな光学素子の製作に焦点を当てる。この組み合わせにより、入射光にOAMを伝達すると同時に、小さなリングに集光することができ、プロセスを合理化し、光路に複数のコンポーネントを必要としない。当社のDWL 66+システムは、マイクロレンズの形状を定義するグレースケール値の精密な制御を可能にし、このプロセスにおいて重要な役割を果たした。
DLWとNILの組み合わせ：プロトタイプから大量生産までスケーラブルな精度
このアプローチの強みは、ダイレクト・レーザー・ライティングとナノインプリント・リソグラフィーの相乗効果にある。DLWは、フォトレジスト層に直接、高解像度のカスタム・グレースケール構造を作成することを可能にする。DLWによってマスター構造が作成されると、NILは、小規模のプロトタイプから大量生産まで、幅広い基板にこれらの複雑なパターンを複製するコスト効率の高い方法を提供します。この2段階プロセスにより、精度を犠牲にすることなく高スループットが可能になり、柔軟性と拡張性の両方を必要とする産業にとって理想的なものとなる。
フォトニクス・アプリケーションの利点
この方法は現在の用途に限定されるものではなく、幅広い屈折率マイクロ光学に拡張することができ、光ファイバー通信や生物医学光学などの分野で大きな進歩を可能にする。DLWによって作成された構造の複製にNILを使用することで、これらの高度な光学素子を研究用と工業用の両方で効率的かつ正確に製造できることが保証される。
DWL 66+の利点
DWL 66+レーザー・リソグラフィ・システムは、その点で際立っている：
- 正確な表面プロファイル生成のための1024グレースケール・レベル。
- グレースケールと2値構造の両方に対応する高解像度露光。
- 複雑な微小光学素子をわずか数回の反復で製造する能力。
この精度は、信頼性と再現性の高い光学素子を必要とする研究および生産環境に最適です。さらに、NIL技術との組み合わせにより、これらの素子の迅速な複製が容易になり、少量生産から大量生産までが可能になります。
結論
ダイレクト・レーザー・ライティングとナノインプリント・リソグラフィーの組み合わせは、精密な光学特性を持つ屈折マイクロレンズを作製するための強力な方法です。このアプローチは、最先端のフォトニクス・アプリケーションにおける性能を向上させるだけでなく、迅速な複製と製造のためのスケーラブルなソリューションを提供し、革新と効率をマイクロ光学製造の最前線にもたらします。
ハイデルベルグ・インストゥルメンツのシステムと技術プールは、2D、2.5D、3D微細構造の直接描画からマスク製造までの高精度マスクレスアライナー（MLA）とレーザーリソグラフィ装置、および高度なナノパターニングのためのサーマルスキャニングプローブリソグラフィ（t-SPL）に基づくシステムで構成されています。二光子重合（TPP）技術に基づく3Dレーザーリソグラフィ装置は、ハイデルベルグ・インストゥルメンツの強力なコアビジネスの基盤である従来のレーザーリソグラフィと、ナノパターニング用のサーマル・スキャニング・プローブ・リソグラフィ（t-SPL）とのギャップを縮めます。
マスクレスリソグラフィーは、最先端の高精度で柔軟性の高い技術であり、研究開発だけでなく、1 µmを超えるフィーチャーサイズのラピッドプロトタイピングが必要な環境での使用にも最適です。マスクレスリソグラフィ技術により、フォトマスクを使用することなく、デザインをウェハに直接転写することができます。
マスクレス・リソグラフィーでは、空間光変調器（SLM）が「ダイナミック・フォトマスク」の役割を果たし、パターンが基板表面に直接露光される。
