微光学透镜阵列元件是现代微光学系统的重要组成部分，在光束整形、光学传感、光通信、工业自动化、照明工程和生物医学等领域都具有非常广泛的应用。针对其众多的应用领域，近些年来已经发展出了许多微透镜阵列加工方法，如:光刻胶热熔法、自组装法、微喷打印法，金刚石铣削法、飞秒激光双光子聚合法等。但是，这些方法都存在着一些固有的限制，使其无法满足如今应用领域对微透镜阵列在材料、精度、效率和可控性等方面提出的新需求。
本文在现有飞秒激光加工技术的基础上，提出了一种大规模微透镜阵列的飞秒激光微纳制造方法。论文从飞秒激光与电介质材料相互作用的过程出发，分析了经过飞秒激光作用的石英玻璃材料在氢氟酸溶液中腐蚀形成微透镜结构的过程。并将两种微纳米结构复制技术与飞秒激光增强湿法刻蚀技术结合以实现微透镜阵列结构的高效率、低成本复制。论文主要研究工作如下：
为了探究飞秒激光增强湿法刻蚀技术在制备微透镜阵列方面的灵活可控性，我们制备了不同排列方式和不同形貌大小的微透镜阵列。通过控制飞秒激光辐照点的排列方式和腐蚀时间，我们分别制备了圆形微透镜阵列和具有超高填充比的矩形微透镜阵列、六边形微透镜阵列及三角形微透镜阵列。此外，经过两次飞秒激光辐照和湿法刻蚀过程，我们成功制备了形貌和焦距可控的同轴双焦点微透镜阵列。然后，采用热压印和浇注复制法，对上述不同形貌的微透镜阵列进行复制并测试了其聚焦和成像能力。?　　　　在飞秒激光增强湿法刻蚀技术制备微透镜阵列可控性探究的基础上，从实验过程出发，讨论了扩展微透镜阵列规模的可行性。经过分析，得知大规模微透镜阵列制备过程中的主要影响因素有：加工过程中样品表面的偏斜程度，机械快门的连续工作能力，飞秒激光辐照能量的均匀性等。通过克服上述问题，我们在石英玻璃表面成功制备了整体尺寸1×1cm2，透镜单元个数512×512的方形大规模微透镜阵列。然后，通过PMMA热压印技术实现了对大规模微透镜阵列的高复型率快速复制，并测试了其光学性能。测试结果表明，通过飞秒激光增强湿法刻蚀技术结合PMMA热压印技术复制所得的微透镜阵列具有出色的聚焦和成像能力。