應用於數位微反射鏡裝置之高功率紫外光發光二極體多波長混光均勻照明模組開發

本計畫將開發一具多波長混光均勻照明之高功率紫外光光源模組，應用於以數位微反射鏡裝置(Digital Micro-mirror Device, DMD)為基礎之紫外光無光罩式微影技術(Maskless UV lithography)。此光源模組採用數個不同波長之高功率紫外光發光二極體(Ultraviolet Light Emitting Diode, UV-LED)作為光源，針對各UV-LED設計並製作光學級矽膠材料之二次光學準直透鏡，將不同波長之UV-LED光線準直為一類平行光後，以分色鏡(Dichroic Mirror)將光軸重合，最終使用一複眼透鏡陣列均光模組 (Fly’s Eyes Homogenizer) 將各個波長之紫外光束混合並形成一光能量均勻分佈、同時具備波長365 nm及405 nm之高功率紫外光光源模組。為了避免複眼透鏡陣列均光系統因入射光源準直度不佳造成串擾(Crosstalk)能量溢散，本計畫在核心元件二次光學準直透鏡設計方面提出一最佳化設計流程：1) 以點光源為基礎設計一準直透鏡作為初始設計，並採用Zemax OpticStudio作為光學分析工具，引入真實發光二極體光源模型檔案，進行非序列性光線追跡(Non-Sequential Ray Tracing)，評價此準直透鏡應用於擴展光源 (Extended Source) 之光學性能；2) 以Matlab執行Downhill Simplex Method多變數最佳化設計流程，透過ZOS-API應用程式介面，將透鏡曲面參數輸入至Zemax OpticStudio產生光學透鏡模型，進行非序列性光線追跡，並將光學效率及平行半角等評價結果量化後回傳至Matlab，重複進行疊代直至最佳化設計流程結束。最後，在完成二次光學準直透鏡設計後，本計畫將實際委請CNC加工廠商製作模具，以便製作出此一最優化的光學準直透鏡；同時經由實驗架設，配合一種新型式的複眼透鏡陣列均光模組，完成此一高功率、紫外光多波長混光、與均勻照明之UV-LED光源模組的原型機；除了進行各個光學元件之性能實驗量測，並與對應的光學設計或模擬結果相比較，完成對整體光源模組之規格驗證。