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光学产业的附加值正在从宏观光学向微观光学方向发展。产业化急需微光学产品的快速精密成型技术,但是传统热压印成型技术的成型效率和精度很难协同,且面临微结构成型模芯的精密制造技术瓶颈。因此,提出仅热熔聚合物微米尺度表层的非等温热压印微成型方法,并建立其理论模型,研究快速精密热压印工艺。最后,通过微光学设计和实验分析,探索非等温热压印微棱镜及复合微透镜阵列的微光学特性及其产业价值。磨削成型模芯微结构边缘易产生毛刺,因此提出激光辅助微磨削方法,构建激光能量密度与加工工艺参数协同的微切屑瞬态温度模型,探究激光聚焦位置、砂轮结合剂、工件材料、激光能量密度对激光辅助微磨削粗糙度及去毛刺的作用机制。理论和实验结果表明:能量密度为0.3~0.6 J/cm~2的激光束聚焦在切屑位置,不仅可以去除微结构边沿毛刺,还可以修锐砂轮微尖端,使得硬质合金模芯表面粗糙度R_a达到35 nm。控制切屑熔断且不烧蚀工件的瞬态温度,无需切削液可实现光滑结构的微磨削加工。基于非等温聚合物的流变及应力应变特性,构建复合机械压缩和热熔流动原理的热压印微成型理论模型,探究模芯微结构参数和热压印工艺参数对微成型精度和效率的作用机制。研究发现:减小模芯微结构角度和增大热压压力可以提高微成型精度,在1~3秒内实现微棱镜阵列的精密热压印成型。而且,在模芯表面粗糙度小于90 nm时,当接近玻璃化转变温度时可以成型出20~30 nm的微棱镜。应用于LED照明时,可有效减少出光面的全反射,比市面丝网印刷的微圆阵列导光板提高照度26%和出光均匀度40%。基于非等温热压印微成型工艺,复合弹性微孔网衬垫在微棱镜表面挤压出小微透镜阵列,提出复合微透镜阵列的热压印成型方法。根据微孔网的张力和形变,探讨弹性微孔网线径、热压印工艺参数对复合微透镜的微棱镜、顶部及平台小微透镜成型高度的作用机制。研究表明:控制模芯微结构角度、弹性微孔网衬垫线径及其张力,可实现复合微透镜阵列的快速成型加工,其微棱镜高度可达80μm,表面小微透镜深宽比可达0.7。实验研究发现:复合微透镜导光板可以提高LED灯可见光的漫反射,消除可见光的镜面反射,有利于减小蓝光和炫光对人眼的危害,比微棱镜阵列和市面丝网印刷的微圆阵列导光板分别提高LED照明的照度45%和83%。