日本Nalux的微透镜阵列、衍射光学元件 (DOE)等产品介绍，微透镜阵列应用实例

日本Nalux主要产品有微透镜阵列、玻璃光学元件、衍射光学元件、高性能树脂产品、自由曲面光学元件、超精密精细表面处理技术、镜头单元/光学组件模块、导光板和导光杆等。本文主要介绍Nalux的复眼透镜、玻璃光学元件、衍射光学元件、高性能树脂等产品的规格、主要特点和应用实例。

一、微透镜阵列

微透镜阵列（MLA）是一种集成了多个微米至毫米级微透镜的光学元件。它应用广泛，包括光通信、照明和自适应光学。

根据不同的应用，复眼透镜需要满足完全不同的特性、性能和规格。例如，在光通信领域，阵列中的单个微透镜需要有自己的光学系统，并通过集成各自的光学系统形成蝇眼透镜。相比之下，在照明方面，整个阵列只需一个光学系统。

日本Nalux在光学设计、超精密模具加工、评估和计量方面拥有丰富的专业知识和技术，可根据您的应用和要求提供最适合的设计和加工方案。

日本Nalux 微透镜阵列应用实例

（1）超广角扩散器

固态闪光型激光雷达没有移动部件，因此越来越多的人将其用作先进驾驶辅助系统 (ADAS) 和工业设备的 3D 传感器。闪光型激光雷达通过向空间漫射光线，然后利用每个反射光线从各个方向返回的时间差来感应包括距离信息在内的三维信息。

这种类型的激光雷达利用蝇眼透镜进行扩散的光学系统将光线扩散到空间，但它面临着视场受光照射面积限制的问题，这是因为使用蝇眼透镜进行光扩散时很难增大发散角。

日本Nalux利用具有宽切角的蝇眼透镜和从光学元件中有效提取光线的独特技术，实现了发散角超过 160° 的超广角扩散器。除了增大发散角之外，该扩散器还能提高Top Hat和大出射角区域的光强度，从而优化照射强度分布。

这种扩散器是超广角空间传感器的最佳选择之一，其应用范围非常广泛，从汽车应用（如识别周围环境和驾驶员监控系统 (DMS)）到工业设备、家用电器和娱乐设备。

（2）随机微透镜阵列

通过微透镜阵列对包括激光二极管在内的相干光源进行漫射，会因微透镜孔径大小的影响而产生衍射，并因微透镜之间的光干涉而产生光影图案。

日本Nalux 随机微透镜阵列通过有意破坏微透镜间距和微透镜片段尺寸的周期性，降低了光影图案的对比度。

对于应用中的任何光影图案解决方案，包括激光抬头显示器的中间图像屏幕和激光光源的照明光学系统，我们的随机微透镜阵列将帮助您解决问题。

（3）SUBARU 望远镜

SUBARU 望远镜由日本国立天文台运营，位于夏威夷毛纳凯亚山顶，口径为 8.2 米。自适应光学系统是一种实时测量和校正空气湍流的系统，可降低因空气湍流造成的分辨率。

斯巴鲁望远镜的传感器（Shack-Hartmann 波前传感器）使用了Nalux微透镜阵列，可实时观测空气湍流。

（4）玻璃微透镜阵列

日本Nalux 可批量生产玻璃微透镜阵列和塑料微透镜阵列。玻璃的热膨胀系数比塑料低，因此可以实现更高精度的微透镜阵列，并且由温度波动引起的变化也更小。另外，Nalux通过对微透镜间距（微透镜之间的距离）进行高精度和高准确度的测量和评估，实现了±0.1um 或更小的微透镜间距精度。Nalux 玻璃微透镜阵列适用于要求高可靠性或耐热性的应用，包括但不限于光通信、医疗和工业设备。

二、玻璃光学元件

塑料透镜和玻璃光学元件具有形状自由度高、重量轻和大批量生产等特点，现已广泛应用于各个领域。然而，玻璃光学元件具有物理和化学稳定性，在激光加工机等高功率密度区域和塑料无法很好发挥作用的紫外线区域以及对环境耐久性要求较高的光学系统等特定应用中，Nalux可通过高精度玻璃成型技术批量生产玻璃光学元件来满足客户需求。我们可根据您的要求提供最佳解决方案，包括为您的应用选择最佳材料以及塑料和玻璃光学元件的组合。

产品示例

1、玻璃柱面透镜，柱面微透镜阵列

柱面透镜是指具有柱面透镜表面和折射率的透镜，只在一个方向上起透镜作用。柱面透镜应用广泛，特别是光纤激光加工设备、激光雷达传感器和光通信。

Nalux 非球面柱面透镜的主要特点

Nalux已成功建立了一种独特的玻璃柱面透镜制造方法，可实现高精度、少变化和高生产率。即使月产量超过 100 万片*，该方法也能满足您的批量生产需求。

玻璃镜片具有高耐热性、环境稳定性和耐光性，非常适合需要高可靠性和极端温度环境的应用。

这种成熟的制造方法非常适合非球面玻璃柱面透镜（传统方法难以批量生产）、半月形透镜、交叉柱面透镜和柱面微透镜阵列。

注意：*生产能力取决于您的规格要求。如需了解更多详情，请随时联系我们。

规格示例

如果您有任何其他要求，请随时告知我们。

应用实例

（1）激光加工机

Nalux公司提供柱面透镜作为高功率激光二极管的准直透镜（FAC 和 SAC）已有 10 多年的历史。在将柱面透镜用作光纤聚光透镜时，我们通过改用非球面表面来校正像差，从而提高了耦合效率。光束扭转器也是柱面透镜的一种，可使激光二极管棒大幅提高聚光性能。

（2）激光雷达

玻璃柱面透镜在 LiDAR（光探测和测距）中也有很好的应用，LiDAR 是高级驾驶辅助系统和工业设备中的空间传感器。柱面透镜用于照明系统中的光束准直和线束整形。如果用柱面透镜阵列取代光接收系统中线形传感器的盖板玻璃，将有助于提高灵敏度。

玻璃柱面透镜还可用于光通信、医疗和工业设备等用户要求高可靠性、耐热性和耐光性的许多其他应用中。

2、玻璃非球面透镜和微透镜阵列

这些小的非球面玻璃透镜用于激光束准直、聚光和光纤耦合。外部形状既可以是矩形，也可以是圆形。小方形非球面透镜具有优越的外部形状和透镜定位精度，是光学模块紧凑化的理想解决方案之一。我们的玻璃微透镜阵列可保证透镜间距（透镜间距）达到 0.1μm 或更小的精度。

我们的玻璃非球面透镜和微透镜阵列适用于要求高可靠性和耐热性的应用，如工业激光系统和中央光通信。由于具有很强的抗紫外线能力，它们也非常适合用于紫外线 LED（365nm~）。我们的玻璃光学器件还广泛应用于光通信、医疗和工业设备等许多其他领域。

规格示例

如果您有任何其他要求，请随时与我们联系。

3、高质量 FAC 镜头

快轴准直镜 (FAC) 是一种尺寸紧凑的非球面圆柱透镜。每个 FAC 透镜都具有较高的 NA（数值孔径），是在快轴方向准直激光二极管发出的高发散光的理想选择。

FAC 镜头的应用领域非常广泛，从工业应用到光通信和生物识别行业，包括光纤激光加工设备的泵浦模块。我们提供种类繁多的标准 FAC 镜头和定制镜头，我们的标准 FAC 产品组合包括短波长蓝光。由于蓝光激光被金属强烈吸收，因此特别适用于包括铜在内的金属加工。

FISBA AG 是世界领先的 FAC 镜头供应商之一，在其位于瑞士的工厂生产所有 FAC 镜头。Nalux 是 FISBA AG 在日本市场的合作伙伴，我们不仅销售 FISBA 产品，还保证产品质量并提供客户支持。

主要规格

4、底片上的 FAC 透镜

FAC 透镜是一种焦距短、NA 大的光学元件，在装配时需要亚微米级的高精度定位。

另一方面，FAC 透镜非常小，难以搬运和粘合。因此需要高技术来处理。FISBA FAC 镜头可选配底片，使搬运和粘合更加方便。

FAC 镜片以高精度（±2um）定位在底片上。可添加止胶装置，这是一种防止胶水扩散到非胶水区域的结构。标签还可减少和控制 FAC 的微笑效应。

* 这些都是与 Nalux 合作的 FISBA AG 公司的产品

三、高性能树脂产品

Nalux通过模塑具有一般树脂光学材料所不具备的红外线透过性和高耐热性等特殊性能的树脂，扩大了塑料光学元件的应用范围，Nalux还与材料制造商合作开发树脂材料。

1、高耐热性和高强度树脂镜片（EXTEM、ULTEM）

ULTEM 和 EXTEM 树脂由沙特阿拉伯的材料制造商 SABIC 公司生产，属于聚醚酰亚胺（PEI），具有高耐热性、高强度和刚度以及广泛的耐化学性。ULTEM 具有近红外透明度，已被许多塑料透镜选用，特别是在对可靠性要求极高的光通信领域。EXTEM 具有更高的热性能，虽然是树脂镜片，但 EXTEM 镜片在 270℃左右的回流焊过程中具有良好的稳定性。

2、红外透明塑料透镜（高密度聚乙烯透镜）

用于红外范围的光学透镜由锗（Ge）、镓玻璃或硅制成，这些特殊材料不同于用于可见光范围的材料，这些材料本身成本高昂，加工困难，因此价格昂贵。此外，有些材料还含有有毒物质，需要小心处理。为了解决这些问题，Nalux 一直在为远红外领域提出由无毒树脂材料高密度聚乙烯制成的树脂光学元件。

高密度聚乙烯是一种在红外线范围内具有透光率的树脂材料。但其内部透光率较低，普通透镜形状无法获得足够的透光率。Nalux公司利用菲涅尔透镜形状，通过微细加工和注塑成型技术，将透镜的厚度减小到最大限度，从而实现了虽然由树脂制成但却具有足够透光率的红外透镜。

这种透镜非常适合相对低分辨率的应用（如空间温度传感器）和对成本有严格要求的系统。它不仅可用作透镜，还可用作光学盖板或窗口。

对于要求更高分辨率的应用，我们提出了一种使用塑料自由曲面镜的反射光学系统。

四、衍射光学元件 (DOE)

衍射光学元件 (DOE) 是一种利用光的衍射现象的光学元件。一般的光学元件（如透镜）是利用空气和光学元件之间的折射率差引起的光在界面上的折射来控制光的聚焦和衍射。而 DOE 则是利用光学元件表面的微结构引起的衍射现象来控制光的方向和强度。DOE 有很多应用。例如，它可用于图案发生器，以生成任何所需的衍射图像，如计算机生成全息图（CGH）；用于光束整形器，以改变激光束的光束形状；用于光斑发生器，以从激光中产生许多亮点；以及用于光学元件的光学功能，如色差校正或温度补偿。

DOE 实际应用实例

1、计算机生成全息图 (CGH)

全息图是一种光学元件，记录了物体光和参考光之间的干涉所产生的干涉条纹（二维相位信息）。另一方面，CGH 是一种光学元件，通过计算相位信息形成所需的衍射图像，并将其建模为凹凸结构。将特定光线照射到这种 CGH 上，就能重新生成计算出的衍射图像。CGH 通常是精细且非常复杂的结构。NALUX 可通过电子束光刻和超精密注塑等终极微加工技术生产各种 CGH 产品。

CGH 应用实例：

用于零售/物流、景点和工业设备条形码扫描仪的图案生成器和目标标记(将 CGH 应用于图案生成器和目标标记）。

2、通过 DOE 进行色差校正

光学材料的折射率会随着可见光范围内及附近波长的缩短而增加。因此，以聚光透镜为例，焦距随波长变化，波长越短，焦距越短（正色散）。为了补偿这种色差，众所周知的做法是将色散小的凸透镜和色散大的凹透镜组合在一起，这种方法的缺点是增加了透镜的数量。另一方面，根据 DOE 结构（负色散）的不同，使用校正 DOE 可以在较长的波长上获得较大的光衍射角。换句话说，色差可以通过结合折射透镜和校正 DOE 结构来校正，从而有助于减少透镜的数量。DOE 结构可应用于平凸透镜的平面和透镜的曲面。

改善色差的实例：

LED 照明的照明模式比较

左图：无 DOE，外边缘（蓝线）出现颜色不均匀的情况

右图：通过 DOE 进行色差校正，解决了外边缘颜色不均的问题

3、温度补偿准直器

光学特性中折射率的温度变化是塑料透镜设计中的难题之一。例如，用于激光光束打印机的准直镜片的折射率会随着镜片温度的升高而降低，焦距也会随之增加。Nalux利用激光二极管发射波长的温度依赖性和衍射光学元件的特性，实现了温度补偿光学系统。该光学系统利用 LD 随温度升高振荡波长变长的特性，以及衍射光学元件在波长较长时衍射能力变强的特性，抑制了塑料透镜因温度而产生的焦距波动。通过这种方法，Nalux相信不仅可以为我们生产的光学元件提供更好的设计建议，还可以通过了解包括光源、探测器、装配、使用和应用在内的整个产品，并考虑其特性来进行整体优化。

实际应用实例：

激光打印机的入射光学元件（准直器和圆筒透镜）以及在工作温度范围内有问题的光学元件。