随着科学技术的发展,平面微透镜阵列因排列密集、光性均匀、集成度高等优势成为微小光学领域重要的元件之一。在微电子技术基础上,光学微加工技术快速发展。光刻工艺和离子交换技术因制作过程简单,工艺参数稳定且易于控制等特点而成为重要的制备方法之一。为提高平面微透镜阵列的填充系数,利用光刻工艺和离子交换技术制作出性能良好、填充率近达100%的方形孔径平面微透镜阵列。对方形孔径平面微透镜阵列的透镜元及相邻透元间间隙构成的角落区域的光学特性和成像特性进行了理论和实验研究。根据变折射率介质光线追迹法,并利用MATLAB软件模拟进行理论分析,发现在透镜元区域和角落区域成像特性正好相反。结合成像系统测试表明,这是由于透镜元区域和角落区域的折射率分布变化规律不同形成的,使得透镜元与角落区域对物A分别成倒立实像和正立虚像。因此方形孔径平面微透镜阵列可以同时实现聚焦和散焦功能。同时,角落区域得到充分的离子交换而使得见隙足够小,从而形成了从该区域中心向外逐渐增大的新型梯度折射率模型,为这种新分布模型的研究提供重要的理论和实验依据。此外,为了实现方形孔径平面微透镜阵列性能的优化以及尽量缩短平面微透镜阵列的实验时间,借鉴采用电场辅助的离子交换工艺制作光波导的方法,选取碱金属含量较高且折射率较大的玻璃基片,从多方面进行技术性尝试制备平面微透镜阵列,主要包括：(1)制作平台的搭建；(2)离子源及浓度的选择；(3)铂金电极的选用；(4)电压大小和所加电压时间的控制。结果显示,电场辅助的离子交换可以缩短制备时间,微光学测试平台测得电场作用下原有的微透镜阵列向内推进,微透镜元折射率分布得到进一步改善。