集成光信號分配、處理和傳感網(wǎng)絡(luò)需要小型化基本光學元件，如波導、分光器、光柵和光開關(guān)。為了實現(xiàn)這一目標，需要能夠?qū)崿F(xiàn)高分辨率制造的方法。

彎曲元件(如彎管和環(huán)形諧振器)的制造尤其具有挑戰(zhàn)性，因為它們需要更高的分辨率和更低的側(cè)壁粗糙度。此外，必須采用精確控制絕對結(jié)構(gòu)尺寸的制造技術(shù)。

a.采用基于UV-LED的顯微鏡投影光刻系統(tǒng)的草圖。b.工藝鏈示意圖，包括從結(jié)構(gòu)設(shè)計到最終投影光刻的步驟。c.使用MPP制造的高分辨率光柵。d.通過MPP實現(xiàn)的低于200nm的特征尺寸。上部和下部所示的線條分別使用昂貴的物鏡和經(jīng)濟物鏡制造。

已經(jīng)開發(fā)了幾種用于亞波長高分辨率制造的技術(shù)，如直接激光寫入、多光子光刻、電子束光刻、離子束光刻和多米諾光刻。然而，這些技術(shù)成本高、復(fù)雜且耗時。納米壓印光刻是一種新興的復(fù)制技術(shù)，非常適合高分辨率和高效制造。然而，它需要高質(zhì)量的母版，通常使用電子束光刻來生產(chǎn)。

新發(fā)表在《光：先進制造》的一篇論文中，來自漢諾威萊布尼茲大學的科學家Lei Zheng博士等人開發(fā)了一種低成本、用戶友好的制造技術(shù)，稱為基于紫外發(fā)光二極管的顯微投影光刻(MPP)，用于在幾秒鐘內(nèi)快速高分辨率制造光學元件。這種方法在紫外光照射下將光掩模上的結(jié)構(gòu)圖案轉(zhuǎn)移到涂有光致抗蝕劑的基板上。

MPP系統(tǒng)基于標準光學和光機械元件。使用波長為365nm的極低成本UV-LED作為光源，而不是汞燈或激光。

研究人員開發(fā)了一種前處理工藝，以獲得MPP所需的結(jié)構(gòu)圖案化鉻掩模。它包括結(jié)構(gòu)設(shè)計、在透明箔上印刷以及將圖案轉(zhuǎn)移到鉻光掩模上。他們還建立了一個光刻裝置來制備光掩模。通過該裝置和隨后的濕法蝕刻工藝，可以將印刷在透明箔上的結(jié)構(gòu)圖案轉(zhuǎn)移到鉻光掩模上。

MPP系統(tǒng)可以制造特征尺寸低至85納米的高分辨率光學元件。這與更昂貴和更復(fù)雜的制造方法(如多光子和電子束光刻)的分辨率相當。MPP可用于制造微流體設(shè)備、生物傳感器和其他光學設(shè)備。

研究人員開發(fā)的這種制造方法在光刻領(lǐng)域取得了重大進展，可用于光學元件的快速和高分辨率結(jié)構(gòu)化。它特別適合于快速原型設(shè)計和低成本制造重要的應(yīng)用。例如，它可以用于開發(fā)用于生物醫(yī)學研究的新型光學設(shè)備，或為消費電子產(chǎn)品應(yīng)用原型化新型MEMS設(shè)備。

審核編輯：湯梓紅