德国斯图加特大学的一组研究人员最近开发了一种将抗反射涂层应用于3D打印多透镜系统的新方法。据报道，这些涂层有助于最大限度地减少反射造成的光损失，这对于开发由多个微透镜组成的高质量3D打印系统至关重要。

抗反射涂层

在《光学材料快报》杂志上，斯图加特大学的研究人员描述了他们将抗反射涂层应用于3D打印镜片的新技术。该方法可以同时涂覆构成3D打印镜片的所有表面，达到在打印过程中产生的难以触及的中空开口和底切。

这很重要，因为在光学系统中，由于反射，在每个透镜-空气界面内会损失少量光。报告指出，由于3D打印镜头的制造方式，传统应用或溅射不能像相机镜头等大镜头那样用于以减少反射。

如果反射足够，镜头系统的成像质量将受到负面影响。

“我们的新方法将使任何使用多个透镜的3D打印复杂光学系统受益，”来自斯图加特大学的研究小组负责人Harald Giessen 说。“然而，它特别适用于微型光纤内窥镜等应用，这些应用需要高质量的光学器件，并用于在不太理想的照明条件下进行成像。”

低温热原子层沉积 (ALD) 技术与3D打印聚合物材料兼容，还可用于将其他薄膜直接制成3D打印微光学器件。通常，ALD 需要高温才能成功涂覆抗反射涂层，这会导致材料直接熔化到3D 打印的微光学系统中。

在新的研究中，该团队找到了一种将应用温度从200 摄氏度（392 华氏度）降低到 150 摄氏度的方法。随着温度的降低，该团队将镜片系统暴露在含有抗反射涂层分子结构单元的气体中。

鉴于气体分子可以在3D打印结构的中空部分中自由移动，沿所有暴露的镜片表面形成均匀的薄层。

“我们首次将ALD应用于制造3D打印复杂微光学的抗反射涂层，”该论文的第一作者 Simon Ristok 说。“这种方法可用于制造新型极薄的内窥镜设备，从而实现诊断——甚至治疗——疾病的新方法。

“它还可用于制造用于自动驾驶汽车的微型传感器系统或用于增强/虚拟现实设备（如护目镜）的高质量微型光学器件。”

据该团队称，可以通过添加层、改变前体气体以及调整高和低折射率涂层或其他AR涂层设计的形式顺序来调整涂层的厚度和材料特性。“我们多年来一直致力于3D打印微光学器件，并且一直致力于改进和优化我们的制造工艺，”Giessen 说。“在我们的光学系统中添加抗反射涂层以提高复杂镜头系统的成像质量是合乎逻辑的下一步。”

不过，研究人员确实止步于此。在进一步评估涂层性能时，该团队对3D打印样品上的ALD涂层进行了表征，发现涂层将可见波长的平面基板的宽带反射率降低到1%以下。

该团队还使用仅600微米宽的3D打印双镜头成像系统测试了ALD涂层技术。在任何情况下，3D打印镜片的宽度都小于一毫米。

“为了打印双镜头系统，我们使用了Nanoscribe Quantum X 微细加工系统，该系统为3D打印镜头提供了前所未有的表面光滑度，”Ristok说。“我们展示了我们的 ALD 涂层显著降低了反射率，相反，增强了这种多透镜系统的透射率。”

未来，该团队计划使用他们的ALD方法开发具有更多层的高级涂层设计，这可以进一步减少特定波长的反射损失，并指出抗反射涂层的ALD沉积将非常适合原型制作或小批量生产生产。

该团队补充说，他们也愿意与有兴趣将抗反射涂层整合到其他3D打印光学系统中的研究人员合作。