生物復(fù)眼由于其具有寬視場(chǎng)、低像差、高靈敏度和快速運(yùn)動(dòng)檢測(cè)等優(yōu)勢(shì)吸引了越來(lái)越多的科研人員的關(guān)注。人工仿生復(fù)眼的制備由于其在軍事、工業(yè)和臨床醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的潛在應(yīng)用而受到廣泛的關(guān)注。科研人員研究出各種人工仿生復(fù)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(diǎn),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(fù)眼,平面光刻技術(shù)在彎曲界面上面臨曝光角度無(wú)法精準(zhǔn)控制,對(duì)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(wú)法進(jìn)行有效制備;飛秒激光雙光子聚合技術(shù)無(wú)法大批量快速制備人工仿生復(fù)眼,由于其加工方式為逐點(diǎn)掃描加工,因而對(duì)于數(shù)量較多的人工仿生復(fù)眼結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)所需時(shí)間太長(zhǎng);這些加工技術(shù)往往只能制備聚合物人工復(fù)眼,由于聚合物本身機(jī)械抗力較差、熱穩(wěn)定性較差和化學(xué)穩(wěn)定性差等缺點(diǎn),因而在一些復(fù)雜環(huán)境下,聚合物人工仿生復(fù)眼的光學(xué)性能會(huì)受到嚴(yán)重影響,甚至無(wú)法發(fā)揮應(yīng)有的作用。這些缺點(diǎn)限制著人造仿生復(fù)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(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)等特點(diǎn),所以研究硬質(zhì)材料人工仿生復(fù)眼就... 

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【文章頁(yè)數(shù)】：54 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

(a)單眼結(jié)構(gòu)，(b)蜻蜓復(fù)眼

人工仿生復(fù)眼的制備對(duì)國(guó)防實(shí)力和經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要的意義，各國(guó)科研人員在人工仿生復(fù)眼制備領(lǐng)域紛紛做出了大量的工作�，F(xiàn)階段，制備的復(fù)眼透鏡系統(tǒng)已經(jīng)在多種領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用價(jià)值，2003 年，Tanida 等人[9]制備了使用超薄平面復(fù)眼成像系統(tǒng)為基礎(chǔ)的指紋識(shí)別系統(tǒng)，該系統(tǒng)在很小的尺度上實(shí)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(dǎo)致系統(tǒng)的視場(chǎng)角較小,如圖 1.2(a)所示。2013 年，Song 等人[10]制備了“同位復(fù)眼相機(jī)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(cè)器陣列，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試該系統(tǒng)能夠完成接近 160 °視場(chǎng)角的成像，感知不同方向和距離的多個(gè)物體的信息，在無(wú)人駕駛汽車(chē)和內(nèi)窺鏡領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)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(fù)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(chǎng)角達(dá)到了 180 °×60 °，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試，安裝了該系統(tǒng)的無(wú)人機(jī)成功完成了避障測(cè)試，顯示出了其在無(wú)人機(jī)導(dǎo)航，智能駕駛，快速目標(biāo)追蹤等方面的巨大潛力，如圖 1.2(c)所示。

1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀本目前，國(guó)內(nèi)外科研人員制備人工仿生復(fù)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(fù)眼，飛秒激光多光子加工技術(shù)主要原理為通過(guò)物鏡將飛秒激光聚焦，實(shí)現(xiàn)在焦點(diǎn)位置處的材料多光子吸收，使得材料發(fā)生改性，進(jìn)行聚合，而焦點(diǎn)外的區(qū)域無(wú)法達(dá)到雙光子吸收的條件，從而實(shí)現(xiàn)三維結(jié)構(gòu)的制備。實(shí)驗(yàn)中利用飛秒激光加工技術(shù)對(duì) SU-8 光刻膠進(jìn)行加工，通過(guò)控制程序?qū)崿F(xiàn)對(duì) 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(diǎn)對(duì)點(diǎn)掃描的加工方式，通常加工時(shí)間比較長(zhǎng)，實(shí)驗(yàn)中為了保證加工精度，采用了內(nèi)部粗掃描，外部復(fù)眼結(jié)構(gòu)細(xì)掃描的加工方式，制備出了表面形貌較好，光學(xué)性能好的聚合物仿生復(fù)眼,如圖 1.3 所示。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號(hào)：3005007