發(fā)布時(shí)間：2017-07-19 09:29

  本文關(guān)鍵詞：基于電場(chǎng)誘導(dǎo)聚合物流變成形微透鏡陣列制造技術(shù)研究

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【摘要】：隨著微光電機(jī)械系統(tǒng)的快速發(fā)展，對(duì)光學(xué)元件小型化的發(fā)展提出了新的要求。傳統(tǒng)的光學(xué)系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足日趨微型化系統(tǒng)發(fā)展的要求。小尺寸、高密度的微透鏡陣列元部件的發(fā)展為體積小、重量輕、集成化程度高的微機(jī)電系統(tǒng)中的信號(hào)傳輸、檢測(cè)提供了技術(shù)支持與保障。陣列化的微透鏡陣列可以在很小的尺寸范圍內(nèi)，將同一個(gè)信號(hào)陣列化分成許多份，使得信號(hào)在微尺度范圍內(nèi)放大和采集成為可能。透鏡作為微光學(xué)系統(tǒng)中最重要的元部件之一，它的小型化、陣列化則成為微光學(xué)電機(jī)械系統(tǒng)發(fā)展過程中的重要研究方向。 本論文依托國家“973”項(xiàng)目“納米結(jié)構(gòu)的外電場(chǎng)誘導(dǎo)流變成形規(guī)律與控制”，提出了一種具有高精度的新型的微透鏡陣列制作方法，電場(chǎng)誘導(dǎo)法聚合物流變成形法微透鏡陣列技術(shù)，并對(duì)其成形理論機(jī)理和工藝方法進(jìn)行了深入研究。主要工作如下： （1）對(duì)聚合物薄膜在電場(chǎng)圖形化調(diào)制作用下的流變成形基本理論進(jìn)行了簡要分析；通過對(duì)聚合物流變過程中的動(dòng)力學(xué)機(jī)理進(jìn)行理論推導(dǎo)，建立了電場(chǎng)誘導(dǎo)聚合物薄膜流變模型，為實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用電場(chǎng)誘導(dǎo)法制作微透鏡陣列提供理論基礎(chǔ)。 （2）應(yīng)用多物理場(chǎng)有限元分析軟件—COMSOL Multiphysics，建立了電場(chǎng)誘導(dǎo)法制作微透鏡陣列的仿真分析模型，并對(duì)影響其成形的參數(shù)進(jìn)行了分析。文中主要從模具結(jié)構(gòu)參數(shù)和實(shí)驗(yàn)參數(shù)（如空氣間隙、電壓、聚合物薄膜厚度、聚合物介電常數(shù)及粘度等）兩方面對(duì)微透鏡陣列成形工藝進(jìn)行了模擬分析。根據(jù)仿真結(jié)果，，對(duì)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化分析，為電場(chǎng)誘導(dǎo)微透鏡陣列的實(shí)驗(yàn)研究提供了重要參考。 （3）設(shè)計(jì)制作了直徑為200μm、100μm、30μm側(cè)壁厚度特征尺寸為3μm的六邊形、圓形微結(jié)構(gòu)模具，并使用所制作的模具對(duì)在不同條件下電場(chǎng)誘導(dǎo)微透鏡陣列成形的工藝參數(shù)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，最終制作出了口徑為30μm、100μm和矢高為3~28μm的一系列微透鏡陣列。 （4）對(duì)制作的微透鏡陣列進(jìn)行了性能檢測(cè)。分別對(duì)微透鏡單元個(gè)體形貌特征和微透鏡陣列整體性能兩方面進(jìn)行了檢測(cè)與校驗(yàn)。
【關(guān)鍵詞】：電場(chǎng)誘導(dǎo) 微透鏡陣列 聚合物 COMSOL 電場(chǎng)調(diào)制
【學(xué)位授予單位】：青島理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TH74;TH-39
【目錄】：

• 摘要9-10
• Abstract10-12
• 第1章 緒論12-24
• 1.1 微透鏡陣列研究背景及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-15
• 1.1.1 研究背景12-13
• 1.1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2 幾種常見的微透鏡陣列制作方法15-19
• 1.2.1 受限微孔電潤濕法制造微透鏡陣列15-16
• 1.2.2 光刻膠熱熔法制造微透鏡陣列16-17
• 1.2.3 飛秒激光濕法刻蝕制作微透鏡陣17-18
• 1.2.4 離子交換法制作微透鏡陣列18-19
• 1.3 微透鏡陣列的應(yīng)用19-23
• 1.3.1 微透鏡陣列在 CCD 系統(tǒng)中的應(yīng)用19-20
• 1.3.2 微透鏡陣列在多重成像系統(tǒng)中的應(yīng)用20
• 1.3.3 微透鏡陣列在密集波分復(fù)用器中的應(yīng)用20-21
• 1.3.4 微透鏡陣列在 Shack－Hartmann 波前傳感器中的應(yīng)用21-22
• 1.3.5 微透鏡陣列線性掃描器22-23
• 1.4 本論文的主要研究工作23-24
• 第2章 電場(chǎng)誘導(dǎo)聚合物流變成形理論分析24-44
• 2.1 電場(chǎng)誘導(dǎo)聚合物薄膜流變成形原理24-32
• 2.1.1 電場(chǎng)誘導(dǎo)聚合物流變成形的電流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)25-26
• 2.1.2 聚合物薄膜的流體動(dòng)力學(xué)分析26-29
• 2.1.3 線性最不穩(wěn)定波長理論29-32
• 2.2 兩種電場(chǎng)誘導(dǎo)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?/span>32-43
• 2.2.1 平面模板電場(chǎng)誘導(dǎo)聚合物成形32-38
• 2.2.2 圖形化模具電場(chǎng)誘導(dǎo)聚合物成形38-43
• 2.3 本章小結(jié)43-44
• 第3章 電場(chǎng)誘導(dǎo)微透鏡陣列仿真分析44-56
• 3.1 圖形化模具電場(chǎng)誘導(dǎo)聚合物流變成形的仿真44-48
• 3.1.1 仿真模型的建立45-47
• 3.1.2 微透鏡陣列誘導(dǎo)成形仿真47-48
• 3.2 影響電場(chǎng)誘導(dǎo)微透鏡陣列成形主要因素仿真分析48-54
• 3.2.1 圖形化模具表面微結(jié)構(gòu)的占空比48-49
• 3.2.2 圖形化模具表面微結(jié)構(gòu)的深寬比49-50
• 3.2.3 模具與聚合物薄膜之間的空氣間隙50-51
• 3.2.4 模具與基底之間外加電壓51-52
• 3.2.5 其它影響因素52-54
• 3.3 本章小結(jié)54-56
• 第4章 電場(chǎng)誘導(dǎo)微透鏡陣列制作工藝研究56-82
• 4.1 圖形化模具的制造56-61
• 4.2 微透鏡陣列制作工藝研究61-72
• 4.2.1 針尖電極和線電極的誘導(dǎo)行為61-63
• 4.2.2 微透鏡陣列的誘導(dǎo)實(shí)驗(yàn)工藝研究63-72
• 4.3 微凸透鏡陣列的制作72-75
• 4.4 微透鏡陣列制作過程出現(xiàn)的奇異結(jié)構(gòu)75-80
• 4.4.1 三葉草結(jié)構(gòu)75-76
• 4.4.2 薄壁結(jié)構(gòu)76-77
• 4.4.3 實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)的其他制作微透鏡陣列的方法77-80
• 4.5 本章小結(jié)80-82
• 第5章 微透鏡陣列性能檢測(cè)82-91
• 5.1 微透鏡單元的形貌特征檢測(cè)82-85
• 5.2 微透鏡陣列光學(xué)焦距的測(cè)量85-88
• 5.3 微透鏡陣列的光學(xué)成像性能檢測(cè)88-89
• 5.4 本章小結(jié)89-91
• 第6章 總結(jié)與展望91-93
• 6.1 總結(jié)91-92
• 6.2 展望92-93
• 參考文獻(xiàn)93-97
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的科研成果97-98
• 致謝98

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前9條

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本文編號(hào)：562199