生物復眼由于其具有寬視場、低像差、高靈敏度和快速運動檢測等優(yōu)勢吸引了越來越多的科研人員的關(guān)注。人工仿生復眼的制備由于其在軍事、工業(yè)和臨床醫(yī)學等領(lǐng)域的潛在應用而受到廣泛的關(guān)注�？蒲腥藛T研究出各種人工仿生復眼的制備方法,包括平面光刻技術(shù)和熱回流技術(shù)相結(jié)合、飛秒激光雙光子聚合技術(shù)、濕法刻蝕輔助飛秒激光加工技術(shù)和熱壓印技術(shù)相結(jié)合等微納結(jié)構(gòu)制備技術(shù)。但是這些微納結(jié)構(gòu)制備技術(shù)有著一些缺點,例如,平面光刻技術(shù)和熱回流技術(shù)相結(jié)合難以制造三維彎曲復眼,平面光刻技術(shù)在彎曲界面上面臨曝光角度無法精準控制,對于下一步熱回流技術(shù)所需要的光刻膠圓柱體結(jié)構(gòu)無法進行有效制備;飛秒激光雙光子聚合技術(shù)無法大批量快速制備人工仿生復眼,由于其加工方式為逐點掃描加工,因而對于數(shù)量較多的人工仿生復眼結(jié)構(gòu)來說所需時間太長;這些加工技術(shù)往往只能制備聚合物人工復眼,由于聚合物本身機械抗力較差、熱穩(wěn)定性較差和化學穩(wěn)定性差等缺點,因而在一些復雜環(huán)境下,聚合物人工仿生復眼的光學性能會受到嚴重影響,甚至無法發(fā)揮應有的作用。這些缺點限制著人造仿生復眼的向前發(fā)展。由于硬質(zhì)材料具有硬度大、高穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性強等特點,所以研究硬質(zhì)材料人工仿生復眼就... 

【文章來源】：吉林大學吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：54 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

(a)單眼結(jié)構(gòu)，(b)蜻蜓復眼

人工仿生復眼的制備對國防實力和經(jīng)濟發(fā)展具有重要的意義，各國科研人員在人工仿生復眼制備領(lǐng)域紛紛做出了大量的工作。現(xiàn)階段，制備的復眼透鏡系統(tǒng)已經(jīng)在多種領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應用價值，2003 年，Tanida 等人[9]制備了使用超薄平面復眼成像系統(tǒng)為基礎(chǔ)的指紋識別系統(tǒng)，該系統(tǒng)在很小的尺度上實現(xiàn)了高分辨率成像，但是由于該系統(tǒng)采用平面結(jié)構(gòu)導致系統(tǒng)的視場角較小,如圖 1.2(a)所示。2013 年，Song 等人[10]制備了“同位復眼相機系統(tǒng)”，該系統(tǒng)由雙層器件組成，分為聚合物所制備的透鏡陣列和可拉伸的硅基光電探測器陣列，經(jīng)過實驗測試該系統(tǒng)能夠完成接近 160 °視場角的成像，感知不同方向和距離的多個物體的信息，在無人駕駛汽車和內(nèi)窺鏡領(lǐng)域具有巨大的應用潛力，如圖 1.2(b)所示。2013 年，F(xiàn)loreano 等人[11]研制出“微型曲面仿生復眼系統(tǒng)”，該系統(tǒng)由三層器件組成，分為微透鏡陣列、光敏陣列和柔性電路板，該系統(tǒng)的視場角達到了 180 °×60 °，經(jīng)過實驗測試，安裝了該系統(tǒng)的無人機成功完成了避障測試，顯示出了其在無人機導航，智能駕駛，快速目標追蹤等方面的巨大潛力，如圖 1.2(c)所示。

1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀本目前，國內(nèi)外科研人員制備人工仿生復眼的主要方式有以下幾種：Wu[12]等利用飛秒激光雙光子加工技術(shù)制備聚合物仿生復眼，飛秒激光多光子加工技術(shù)主要原理為通過物鏡將飛秒激光聚焦，實現(xiàn)在焦點位置處的材料多光子吸收，使得材料發(fā)生改性，進行聚合，而焦點外的區(qū)域無法達到雙光子吸收的條件，從而實現(xiàn)三維結(jié)構(gòu)的制備。實驗中利用飛秒激光加工技術(shù)對 SU-8 光刻膠進行加工，通過控制程序?qū)崿F(xiàn)對 SU-8 光刻膠的三維結(jié)構(gòu)掃描，由于飛秒激光加工是采用點對點掃描的加工方式，通常加工時間比較長，實驗中為了保證加工精度，采用了內(nèi)部粗掃描，外部復眼結(jié)構(gòu)細掃描的加工方式，制備出了表面形貌較好，光學性能好的聚合物仿生復眼,如圖 1.3 所示。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Etching-assisted femtosecond laser microfabrication[J]. 劉墨南,李木天,楊罕,孫洪波.  Chinese Physics B. 2018(09)
[2]橘小實蠅成蟲復眼結(jié)構(gòu)及感光機制[J]. 劉歡,鄧淑楨,趙曉峰,曹鳳勤,陸永躍.  華南農(nóng)業(yè)大學學報. 2017(02)
[3]生物視覺仿生在無人機導航中的應用[J]. 張慶,朱代武,嚴煜.  中國科技信息. 2016(15)
[4]Fabrication of grating structures on silicon carbide by femtosecond laser irradiation and wet etching[J]. 高博,陳濤,Vanthanh Khuat,司金海,侯洵.  Chinese Optics Letters. 2016(02)
[5]藍寶石生長方法及其應用概述[J]. 王嫦,唐安江,何元琴,何磊.  廣東化工. 2014(22)
[6]圖形化藍寶石襯底技術(shù)綜述[J]. 汪明剛,楊威風,胡冬冬,李超波,夏洋.  激光與光電子學進展. 2012(08)
[7]藍寶石單晶的生長技術(shù)及應用研究進展[J]. 范志剛,劉建軍,肖昊蘇,張旺,關(guān)春穎,苑立波.  硅酸鹽學報. 2011(05)
[8]昆蟲復眼的結(jié)構(gòu)和功能[J]. 冷雪,那杰.  沈陽師范大學學報(自然科學版). 2009(02)
[9]飛秒激光微加工:激光精密加工領(lǐng)域的新前沿[J]. 何飛,程亞.  中國激光. 2007(05)
[10]人工仿生復眼的研究進展[J]. 張紅鑫,盧振武,李鳳有.  長春理工大學學報. 2006(02)

博士論文
[1]藍寶石微光學元件的飛秒激光制備技術(shù)研究[D]. 李乾坤.吉林大學 2017
[2]干法刻蝕輔助飛秒激光加工技術(shù)研究[D]. 劉學青.吉林大學 2017



本文編號：3005007