當(dāng)位相臺(tái)階數(shù)增加時(shí)，二元光學(xué)元件也能象連續(xù)浮雕元件一樣，具有很高的衍射效率。當(dāng)位相臺(tái)階數(shù)分別為2、4、8、16時(shí)，理論衍射效率分別為4l%、81%、95%和99%。隨著臺(tái)階數(shù)的增加，衍射效率增加，同時(shí)制作難度也會(huì)加大，對(duì)準(zhǔn)精度要求也更高。為確保高的衍射效率和制作精度，需采用多次光刻和刻蝕工藝來(lái)產(chǎn)生多位相臺(tái)階衍射微透鏡。在光刻工藝中，二元光學(xué)元件的位相等級(jí)數(shù)L和所需的掩模數(shù)N之間存在這樣的關(guān)系：L=2Ⅳ。因此制作8相位臺(tái)階和16相位臺(tái)階微透鏡分別需要三塊和四塊掩模版。實(shí)際制作中一般采用三塊掩模版，經(jīng)三次光刻和三次刻蝕技術(shù)制造八相位(或八臺(tái)階)衍射微透鏡陣列，可基本滿足要求。微透鏡陣列的制作工藝主要包括掩模版的設(shè)計(jì)和制作，利用光刻技術(shù)將所設(shè)計(jì)的掩模版圖形轉(zhuǎn)印到光刻膠上，利用干法刻蝕或濕法刻蝕技術(shù)將光刻膠圖形高保真地轉(zhuǎn)移到襯底表面，形成所需的浮雕結(jié)構(gòu)。

(2)電子束直寫技術(shù)

為了避免多次套刻出現(xiàn)的誤差累積問題，人們開發(fā)出了多種一次成型的加工技術(shù)，如金剛石車削法、激光直寫法、化學(xué)沉積法等。直寫法是比較實(shí)用的方法，分為電子束直寫、離子束直寫以及激光束直寫三種。采用電子直寫技術(shù)制作微光學(xué)器件始于80年代初，電子束直寫原理與激光束直寫不同，在進(jìn)行直寫前，必須在基底上預(yù)先鍍一層導(dǎo)電膜(如Au，In，O，等)，以便曝光時(shí)泄露電子。電子束直寫的分辨率非常高，美國(guó)加利福尼亞大學(xué)洛杉磯分校電子工程系利用電子束直寫技術(shù)制作的直徑為45um的微透鏡，其臨界尺寸僅為60nm。電子束直寫是制作亞波長(zhǎng)結(jié)構(gòu)微透鏡的重要手段。

(3)灰度掩模技術(shù)

灰度掩模技術(shù)利用灰度等級(jí)掩模版經(jīng)一次光刻實(shí)現(xiàn)多臺(tái)階衍射光學(xué)元件或連續(xù)位相變化的浮雕圖形，然后經(jīng)刻蝕(或薄膜沉積)，將圖形高保真地轉(zhuǎn)移到基底上。該技術(shù)把復(fù)雜的多次光刻和圖形轉(zhuǎn)移簡(jiǎn)化為一次完成，無(wú)套刻中對(duì)準(zhǔn)誤差等問題，適合于大批量生產(chǎn)，縮短了生產(chǎn)周期和降低了成本�；叶妊谀＜夹g(shù)關(guān)鍵之處就是灰度等級(jí)掩模版的制作。比較常用的兩種方法是彩色編碼掩模版和高能電子束敏感玻璃掩模版。前者利用不同顏色，表示不同的灰度等級(jí)，一種顏色代表一個(gè)灰度等級(jí)，四相位表面浮雕分布，用四種顏色表示，八相位浮雕表面分布用八種顏色表示，然后再將用顏色表示的灰度圖形，用高分辨率彩色打印機(jī)打印在透明膠片上，再將此彩色膠片通過(guò)精縮轉(zhuǎn)到成黑白透明膠片上，這樣就形成了具有不同灰度等級(jí)掩模版，通過(guò)一次曝光可得到多相位臺(tái)階的浮雕表面分布結(jié)構(gòu)。這種掩模版分辨率較低，器件的相位輪廓臺(tái)階束直接受到打印機(jī)彩色等級(jí)限制。高能電子束敏感玻璃掩模版(HEBS)利用其對(duì)不同能量電子束的敏感程度不同，形成透過(guò)率為臺(tái)階變化或連續(xù)變化的真正灰度掩模版。這種掩模版分辨率高，可達(dá)500個(gè)灰度等級(jí)，且掩模版制作過(guò)程簡(jiǎn)單，成本低。利用HEBS扶度等級(jí)掩模版所制作的元件具有分辨率高，衍射效率局等其它方法所無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)。隨著扶度等級(jí)的升高。浮雕分布近似連續(xù)分布，但是扶度掩模的制作隨著其灰階的增多將變得十分困難，制作成本也將大幅度上。

以上所迷的各種微透鏡陣列的制作方法，對(duì)于制作小批量的微透鏡陣列較為臺(tái)適。但是，直¨果需要大批量生產(chǎn)微透鏡陣列，以上方法就不太方便，而且成本高，總的生產(chǎn)過(guò)程復(fù)雜，產(chǎn)品均勻性難以保證。因此發(fā)展復(fù)制技術(shù)成為降低微光學(xué)器件成本、推J1應(yīng)用的關(guān)鍵。一般在光刻膠表面制作微結(jié)構(gòu)具有以下缺點(diǎn)：

1.光刻膠材料表面比較粗糙，易引起漫敞射，降低器件的光學(xué)性能；

2.光刻膠材料表面機(jī)械強(qiáng)度低，易受磨損且不適用于惡劣環(huán)境。