干法刻蚀辅助飞秒激光加工制备K9玻璃人造复眼
发布时间：2021-01-28 12:38
生物复眼由于其具有宽视场、低像差、高灵敏度和快速运动检测等优势吸引了越来越多的科研人员的关注。人工仿生复眼的制备由于其在军事、工业和临床医学等领域的潜在应用而受到广泛的关注。科研人员研究出各种人工仿生复眼的制备方法,包括平面光刻技术和热回流技术相结合、飞秒激光双光子聚合技术、湿法刻蚀辅助飞秒激光加工技术和热压印技术相结合等微纳结构制备技术。但是这些微纳结构制备技术有着一些缺点,例如,平面光刻技术和热回流技术相结合难以制造三维弯曲复眼,平面光刻技术在弯曲界面上面临曝光角度无法精准控制,对于下一步热回流技术所需要的光刻胶圆柱体结构无法进行有效制备;飞秒激光双光子聚合技术无法大批量快速制备人工仿生复眼,由于其加工方式为逐点扫描加工,因而对于数量较多的人工仿生复眼结构来说所需时间太长;这些加工技术往往只能制备聚合物人工复眼,由于聚合物本身机械抗力较差、热稳定性较差和化学稳定性差等缺点,因而在一些复杂环境下,聚合物人工仿生复眼的光学性能会受到严重影响,甚至无法发挥应有的作用。这些缺点限制着人造仿生复眼的向前发展。由于硬质材料具有硬度大、高稳定性和化学稳定性强等特点,所以研究硬质材料人工仿生复眼就...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：54 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
(a)单眼结构，(b)蜻蜓复眼
人工仿生复眼的制备对国防实力和经济发展具有重要的意义，各国科研人员在人工仿生复眼制备领域纷纷做出了大量的工作。现阶段，制备的复眼透镜系统已经在多种领域展现出巨大的应用价值，2003 年，Tanida 等人[9]制备了使用超薄平面复眼成像系统为基础的指纹识别系统，该系统在很小的尺度上实现了高分辨率成像，但是由于该系统采用平面结构导致系统的视场角较小,如图 1.2(a)所示。2013 年，Song 等人[10]制备了“同位复眼相机系统”，该系统由双层器件组成，分为聚合物所制备的透镜阵列和可拉伸的硅基光电探测器阵列，经过实验测试该系统能够完成接近 160 °视场角的成像，感知不同方向和距离的多个物体的信息，在无人驾驶汽车和内窥镜领域具有巨大的应用潜力，如图 1.2(b)所示。2013 年，Floreano 等人[11]研制出“微型曲面仿生复眼系统”，该系统由三层器件组成，分为微透镜阵列、光敏阵列和柔性电路板，该系统的视场角达到了 180 °×60 °，经过实验测试，安装了该系统的无人机成功完成了避障测试，显示出了其在无人机导航，智能驾驶，快速目标追踪等方面的巨大潜力，如图 1.2(c)所示。
1.3 国内外研究现状本目前，国内外科研人员制备人工仿生复眼的主要方式有以下几种：Wu[12]等利用飞秒激光双光子加工技术制备聚合物仿生复眼，飞秒激光多光子加工技术主要原理为通过物镜将飞秒激光聚焦，实现在焦点位置处的材料多光子吸收，使得材料发生改性，进行聚合，而焦点外的区域无法达到双光子吸收的条件，从而实现三维结构的制备。实验中利用飞秒激光加工技术对 SU-8 光刻胶进行加工，通过控制程序实现对 SU-8 光刻胶的三维结构扫描，由于飞秒激光加工是采用点对点扫描的加工方式，通常加工时间比较长，实验中为了保证加工精度，采用了内部粗扫描，外部复眼结构细扫描的加工方式，制备出了表面形貌较好，光学性能好的聚合物仿生复眼,如图 1.3 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Etching-assisted femtosecond laser microfabrication[J]. 刘墨南,李木天,杨罕,孙洪波. Chinese Physics B. 2018(09)
[2]橘小实蝇成虫复眼结构及感光机制[J]. 刘欢,邓淑桢,赵晓峰,曹凤勤,陆永跃. 华南农业大学学报. 2017(02)
[3]生物视觉仿生在无人机导航中的应用[J]. 张庆,朱代武,严煜. 中国科技信息. 2016(15)
[4]Fabrication of grating structures on silicon carbide by femtosecond laser irradiation and wet etching[J]. 高博,陈涛,Vanthanh Khuat,司金海,侯洵. Chinese Optics Letters. 2016(02)
[5]蓝宝石生长方法及其应用概述[J]. 王嫦,唐安江,何元琴,何磊. 广东化工. 2014(22)
[6]图形化蓝宝石衬底技术综述[J]. 汪明刚,杨威风,胡冬冬,李超波,夏洋. 激光与光电子学进展. 2012(08)
[7]蓝宝石单晶的生长技术及应用研究进展[J]. 范志刚,刘建军,肖昊苏,张旺,关春颖,苑立波. 硅酸盐学报. 2011(05)
[8]昆虫复眼的结构和功能[J]. 冷雪,那杰. 沈阳师范大学学报(自然科学版). 2009(02)
[9]飞秒激光微加工:激光精密加工领域的新前沿[J]. 何飞,程亚. 中国激光. 2007(05)
[10]人工仿生复眼的研究进展[J]. 张红鑫,卢振武,李凤有. 长春理工大学学报. 2006(02)
博士论文
[1]蓝宝石微光学元件的飞秒激光制备技术研究[D]. 李乾坤.吉林大学 2017
[2]干法刻蚀辅助飞秒激光加工技术研究[D]. 刘学青.吉林大学 2017
本文编号：3005007
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：54 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
(a)单眼结构，(b)蜻蜓复眼
人工仿生复眼的制备对国防实力和经济发展具有重要的意义，各国科研人员在人工仿生复眼制备领域纷纷做出了大量的工作。现阶段，制备的复眼透镜系统已经在多种领域展现出巨大的应用价值，2003 年，Tanida 等人[9]制备了使用超薄平面复眼成像系统为基础的指纹识别系统，该系统在很小的尺度上实现了高分辨率成像，但是由于该系统采用平面结构导致系统的视场角较小,如图 1.2(a)所示。2013 年，Song 等人[10]制备了“同位复眼相机系统”，该系统由双层器件组成，分为聚合物所制备的透镜阵列和可拉伸的硅基光电探测器阵列，经过实验测试该系统能够完成接近 160 °视场角的成像，感知不同方向和距离的多个物体的信息，在无人驾驶汽车和内窥镜领域具有巨大的应用潜力，如图 1.2(b)所示。2013 年，Floreano 等人[11]研制出“微型曲面仿生复眼系统”，该系统由三层器件组成，分为微透镜阵列、光敏阵列和柔性电路板，该系统的视场角达到了 180 °×60 °，经过实验测试，安装了该系统的无人机成功完成了避障测试，显示出了其在无人机导航，智能驾驶，快速目标追踪等方面的巨大潜力，如图 1.2(c)所示。
1.3 国内外研究现状本目前，国内外科研人员制备人工仿生复眼的主要方式有以下几种：Wu[12]等利用飞秒激光双光子加工技术制备聚合物仿生复眼，飞秒激光多光子加工技术主要原理为通过物镜将飞秒激光聚焦，实现在焦点位置处的材料多光子吸收，使得材料发生改性，进行聚合，而焦点外的区域无法达到双光子吸收的条件，从而实现三维结构的制备。实验中利用飞秒激光加工技术对 SU-8 光刻胶进行加工，通过控制程序实现对 SU-8 光刻胶的三维结构扫描，由于飞秒激光加工是采用点对点扫描的加工方式，通常加工时间比较长，实验中为了保证加工精度，采用了内部粗扫描，外部复眼结构细扫描的加工方式，制备出了表面形貌较好，光学性能好的聚合物仿生复眼,如图 1.3 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Etching-assisted femtosecond laser microfabrication[J]. 刘墨南,李木天,杨罕,孙洪波. Chinese Physics B. 2018(09)
[2]橘小实蝇成虫复眼结构及感光机制[J]. 刘欢,邓淑桢,赵晓峰,曹凤勤,陆永跃. 华南农业大学学报. 2017(02)
[3]生物视觉仿生在无人机导航中的应用[J]. 张庆,朱代武,严煜. 中国科技信息. 2016(15)
[4]Fabrication of grating structures on silicon carbide by femtosecond laser irradiation and wet etching[J]. 高博,陈涛,Vanthanh Khuat,司金海,侯洵. Chinese Optics Letters. 2016(02)
[5]蓝宝石生长方法及其应用概述[J]. 王嫦,唐安江,何元琴,何磊. 广东化工. 2014(22)
[6]图形化蓝宝石衬底技术综述[J]. 汪明刚,杨威风,胡冬冬,李超波,夏洋. 激光与光电子学进展. 2012(08)
[7]蓝宝石单晶的生长技术及应用研究进展[J]. 范志刚,刘建军,肖昊苏,张旺,关春颖,苑立波. 硅酸盐学报. 2011(05)
[8]昆虫复眼的结构和功能[J]. 冷雪,那杰. 沈阳师范大学学报(自然科学版). 2009(02)
[9]飞秒激光微加工:激光精密加工领域的新前沿[J]. 何飞,程亚. 中国激光. 2007(05)
[10]人工仿生复眼的研究进展[J]. 张红鑫,卢振武,李凤有. 长春理工大学学报. 2006(02)
博士论文
[1]蓝宝石微光学元件的飞秒激光制备技术研究[D]. 李乾坤.吉林大学 2017
[2]干法刻蚀辅助飞秒激光加工技术研究[D]. 刘学青.吉林大学 2017
本文编号：3005007
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