Progettazione e fabbricazione di ottiche diffrattive 3D mediante litografia ottica maskless

In front of the impelling need for integrated and miniaturized technological devices, diffractive optics represent an effective solution in order to replace standard bulk optical elements with their almost flat counterparts. Furthermore, the diffractive-optics paradigm enables the integration of multiple operations into the same optical element, opening to the complex spatial manipulation of light in many research and technological fields. In this thesis, we optimize a lithographic protocol for the fabrication of 3D diffractive optics using maskless optical lithography. The performed laboratory activities can be divided into two main parts: the realization of simple optical elements, and their morphological and optical characterizations. The technique offers a fast, versatile, and effective solution for the fabrication of surface relief structures with micrometric resolution. Several optical designs are considered for applications in the visible range, such as blazed gratings, Fresnel lenses, and optically variable devices.

Di fronte all'urgente bisogno di dispositivi tecnologici integrati e miniaturizzati, le ottiche diffrattive offrono una soluzione efficace per la sostituzione delle ottiche standard spesse con degli elementi equivalenti decisamente più sottili. Inoltre, il modello delle ottiche diffrattive permette l'integrazione di più funzionalità nello stesso elemento, aprendo ad una manipolazione spaziale avanzata della luce in molti campi tecnologici e di ricerca. In questo elaborato, si ottimizza una procedura litografica per la fabbricazione di ottiche diffrattive 3D con l'uso della litografia ottica maskless. L'attività di laboratorio svolta può essere divisa in due parti principali: la realizzazione di elementi ottici semplici, e la loro caratterizzazione ottica e morfologica. La tecnica impiegata offre una soluzione veloce, versatile ed efficace per la realizzazione di strutture a rilievi superficiali di risoluzione micrometrica. Sono stati considerati diversi disegni ottici per applicazioni nello spettro del visibile, come per esempio reticoli blazed, lenti di Fresnel, e dispositivi otticamente variabili.