在过去的几十年中,微透镜阵列(MLA)已广泛应用于光收集和成像应用,如电荷耦合器件(CCD),光纤耦合,光束整形和光学神经网络等领域。然而,这种微光学元件的有限制造方法在一定程度上限制了其发展,现有广泛应用的方法主要有激光直写技术和DMD无掩膜光刻技术等。其中单点激光直写技术的分辨率由其光斑大小决定,因此其分辨率被限制在1μm左右,并且其通用的单点扫描模式严重限制了加工效率。在众多制作方式中,基于数字微镜器件(Digital Micromirror Device,DMD)的无掩膜光刻技术因其高效率、无掩膜及低成本等优点而受到广泛关注。但是该方法也存在其自身的不足,首先,由于DMD无掩膜光刻的工作模式为通过控制DMD微镜翻转进行光刻,因此其分辨率为一个像素的大小,制作微透镜阵列的周期只能为单个像素大小的整数倍,无法实现微透镜阵列的任意形状和任意周期;其次,在制作微透镜阵列时,透镜面积与总面积的百分比也受到DMD分辨率的限制,而高透镜面积比不仅可以捕获大多数入射光以增加信噪比(SNR),还可以有效地避免杂散光效应,从而避免不必要的衍射效应。因此提高DMD无掩膜光刻系统的分辨率成为迫切的需要。而提高分辨率的传统方式必须更换高倍镜头,以牺牲曝光面积为代价,将导致光刻效率降低。不仅如此,更换高倍镜头还将导致刻写焦深变小,从而导致刻写离胶率增大,影响刻写质量。因此,本文针对利用DMD无掩膜光刻技术进行用户自定义的微透镜阵列制作进行了相关的研究,并根据存在缺陷提出了相应的技术进行解决:(1)文章提出了一种将DMD无掩膜光刻技术与压电平台(PZS)的高分辨率步进运动相结合的方法,搭建DMD多步光刻系统,通过灵活控制DMD数字掩膜版并结合曝光剂量调制,在不更换高倍镜头的情况下,突破DMD分辨率的限制,减小边缘锯齿,进行微小结构的流畅刻写。经模拟仿真及实验验证,利用该技术可以完成亚像素微结构的刻写。(2)针对DMD无掩膜光刻技术制作微透镜阵列时分辨率上的限制,以及无法实现任意周期任意形状的问题,本文提出,可利用提出的DMD多步光刻技术,结合热回流技术,制作用户自定义的微透镜阵列并有效提高其填充因子。模拟仿真结果表明,该技术可以很好的实现上述功能,并且通过实验室实际刻写,高效的制作出任意形状及周期的微透镜阵列。制作出的微透镜阵列在明场显微镜及扫描电子显微镜(SEM)观察下表面平滑,结构良好;且对成像质量进行测试,测试结果良好。