随着微电子行业的快速发展，微透镜阵列作为微光学元件在诸如微光机电系统、通信、显示、匀光等方面发挥着越来越重要的作用。其中柱面微透镜阵列因其能量损耗少且能保持光的偏振特性，被广泛应用于光刻机照明光学子系统中，以实现光束的均匀化。要在光刻机掩模区域实现高均匀性、大相干因子、高效率照明，需要实现柱面微透镜阵列的高面形精度、大矢高以及近乎100%填充因子的要求，加工难度极大。目前针对该种大矢高柱面微透镜阵列的制作方法研究较少，亟须探究制备方法以实现高精度的大矢高微透镜阵列加工。

本文对柱面微透镜阵列加工方法进行研究，通过对不同微透镜阵列制备方法的对比，选择利用紫外压印技术制备柱面微透镜阵列。首先根据紫外压印柱面微透镜阵列的特点，建立了压印流动仿真模型以及脱模仿真模型，探究了不同工艺参数条件下压印成型规律；接着提出采用超精密切削技术加工所需要的模具，实现了模具的精密制造；最后利用实验探究了柱面微透镜阵列在不同工艺参数条件下成型情况，实现了无气泡缺陷压印。具体研究内容如下：

1.利用有限元模拟了压印胶填充柱面微透镜阵列过程，采用纳维斯托克斯方程探究其填充机理，探究了压印工艺参数如充型速度、压印胶粘度、残余层厚度、表面张力系数等对柱面微透镜阵列填充的影响，并分析气泡缺陷产生的原因。仿真结果表明，气泡缺陷的产生与交界面填充轮廓有关，并且压印工艺参数会影响交界面填充轮廓从而影响气泡缺陷的形成且不同参数之间的交互作用明显。为后续实现无缺陷压印提供了指导。

2.利用内聚力模型仿真了柱面微透镜阵列脱模情况，并分析了不同脱模方式、不同模具材料以及脱模角度下脱模力和材料应力分布情况，结果表明，利用揭开式脱模可以很大程度上减小脱模力，并在小角度脱模时可以减少脱模缺陷产生。

3.确定了所需柱面微透镜阵列模具结构，根据结构特点提出利用超精密切削进行加工，并进行了工艺探讨，最终实现了模具的精密制造，为后续压印实验提供支持。

4.研制了用于紫外压印实验的压印装置。并针对大矢高的柱面微透镜阵列进行了工艺实验探索，根据实际情况探讨了紫外曝光时间、压印压力、压印速度等对柱面微透镜阵列成型的影响，最终实现了面形精度RMS为28nm以及高一致性的无气泡缺陷的柱面微透镜阵列结构制备。