[发明专利]上转换微透镜及其制备方法

说明书

本发明涉及一种上转换微透镜及其制备方法。上转换微透镜的制备方法包括：利用上转换发光材料和固化胶配制上转换微透镜前驱体溶液；以及将所述上转换微透镜前驱体溶液通过喷墨打印或光刻转移到基底上，形成上转换微透镜。本发明的制备方法过程简单，成本低，兼容性好。将上转换发光材料与微透镜结构结合，发挥了上转换发光材料优异的上转换光学性能和微透镜结构独特的光学性能，实现了对微透镜功能的扩展。

技术领域

本发明涉及光学技术领域，尤其涉及一种上转换微透镜及其制备方法。

背景技术

微透镜阵列是光学系统中重要而又基础的构成元件，能在微光学角度实现聚焦、成像、光束变换等功能，而且因为单元尺寸小、集成度高，使得它能构成许多新型的光学系统，完成传统光学元件无法完成的功能，广泛应用于图像传感器、红外焦平面阵列、发光二极管等各类产品中。

目前所用的微透镜几乎都是基于无色透明介质的，无法实现微透镜自身的发光、转光、滤光等功能。并且，目前对多功能微透镜的研究还很少，特别是基于上转换发光材料的微透镜阵列还没有报道。上转换发光材料可以将低频光子转化为高频光子，通常是近红外光激发，实现可见光或紫外光发射，这种独特的光学性质使其在光伏、显示、医学影像、药物传递、传感、信息加密等很多领域具有令人期待的应用。将上转换光学材料与微透镜结构结合，可以进一步提高上转换发光材料的上转换发光性能，特别是可以提高微透镜阵列对近红外光的利用率，实现上转换光学材料在微光学领域和上转换增强集成化器件方面的应用。

发明内容

本发明创新地选择上转换发光材料和固化胶来配制成溶液，通过喷墨打印或光刻的技术方法，成功制备出了上转换微透镜。将上转换发光材料与微透镜结构结合，发挥了上转换发光材料优异的上转换光学性能和微透镜结构独特的光学性能，例如同时兼具近红外光吸收可见光发射功能、兼具转光和聚光功能等，实现了对微透镜功能的扩展。

根据本发明的一个方面，提供了一种上转换微透镜的制备方法，包括：利用上转换发光材料和固化胶配制上转换微透镜前驱体溶液；以及将所述上转换微透镜前驱体溶液通过喷墨打印或光刻转移到基底上，形成上转换微透镜。

在一实施例中，所述上转换发光材料包括：离子掺杂上转换材料、上转换发光量子点材料和基于三重态-三重态湮灭上转换发光机理的上转换发光材料。

在一实施例中，所述离子掺杂上转换材料包括：将敏化剂离子和发光中心离子掺入到基质中，制备得到的核-壳结构或非核-壳结构的上转换发光材料。

在一实施例中，所述敏化剂离子包括：Yb³⁺、Ce³⁺和Gd³⁺；所述发光中心离子包括：Er³⁺、Tm³⁺、Nd³⁺、Ho³⁺、Eu³⁺、Tb³⁺、Mn²⁺、Cr²⁺和Ru³⁺；所述基质包括：无机氧化物、无机氟化物、具有核-壳结构的无机纳米粒子、无机氧化物核-壳纳米粒子和多组分的无机玻璃。

在一实施例中，所述无机氧化物包括：RE₂O₃、MgO、CaO、ZnO、TiO₂和SiO₂，其中，RE为Y、Sc或镧系元素；所述无机氟化物包括：REF₃和MREF_x，其中，M为Li、Na、K或Ba，x＝4或5；所述多组分的无机玻璃包括：硅酸盐玻璃、磷酸盐玻璃和碲酸盐玻璃。