新型仿生复眼制备及测试研究

发布时间：2017-04-21 06:43

  本文关键词：新型仿生复眼制备及测试研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着MOEMS（微光机电系统）技术的发展，微型化、阵列化、集成化已经成为光学发展的重要方向和当今高科技发展的前沿课题。由于生物复眼具有大视场、高灵敏度、体积小等突出优势，所以仿生复眼作为一种光学器件也引起了众多科学家、研究机构的广泛兴趣。目前，，国内外对仿生复眼的研究有了一定的成果，但在排列方式、结构材料、制作工艺等方面都有一定的局限。 本文从传统的光刻胶熔融技术的原理出发，从微透镜阵列及仿生复眼的排列方式、形状、结构材料、制作工艺等方面开展了一系列的仿生研究。本文的主要工作和研究成果主要有以下几点： （1）分析了生物复眼的工作机理和当前仿生复眼的研究现状，得出研制一种制作简单、光学材料优良的仿生复眼结构的重要意义； （2）研究了PDMS（Polydimethylsiloxane，聚二甲基硅氧烷）、SU-8胶、NOA73(Norland Optical Adhesive73)等不同材料的工艺参数、性能情况等。并分析了传统光刻胶熔融方法制作微透镜阵列的工作原理、优缺点等； （3）利用新材料NOA73制作出不同排列方式及形状的平面微透镜阵列，并在此基础上利用新工艺制作出曲面微透镜阵列，通过一系列光学性能检测，发现制作出的曲面微透镜阵列具有良好的形貌及光强分布，进一步证明了NOA73材料的微透镜阵列具有优良的光学性能； （4）在曲面微透镜阵列制作及测试的基础上设计出一种新型的集成型方式的仿生复眼结构。对新型复眼结构进行Zemax仿真，通过与传统仿生复眼结构作比较，得出新型复眼结构具有制作简单、光损耗小、光学性能优秀的优良特征； （5）设计并制作新型仿生复眼结构。试验结果证明出本文采用光刻胶熔融法及压印方式制作的仿生复眼结构具有光强分布均匀、成像质量好、具有良好的形貌而且制作简单、成本小，可以进一步研究，这为仿生复眼的实际应用打下良好基础。
【关键词】：MOEMS（微光机电系统） NOA73 集成型仿生复眼 光刻胶熔融法
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TP211.4;TH703
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-24
• 1.1 生物复眼概述10-13
• 1.2 仿生复眼的制造工艺研究现状13-19
• 1.2.1 灰度光刻法13-14
• 1.2.2 反应离子刻蚀法14
• 1.2.3 玻璃刻蚀法14-15
• 1.2.4 金刚石切削法15-16
• 1.2.5 光敏玻璃热成型法16
• 1.2.6 电子束和激光直写法16-18
• 1.2.7 超精密加工技术18-19
• 1.3 仿生复眼的结构设计研究现状19-23
• 1.3.1 国外结构设计研究现状19-21
• 1.3.2 国内结构设计研究现状21-23
• 1.4 本论文主要研究内容23-24
• 2 仿生复眼的制造原理及仿真分析24-35
• 2.1 光刻胶熔融法工作原理24-26
• 2.1.1 光刻胶熔融法工作原理24-26
• 2.1.2 光刻胶熔融法的优势26
• 2.2 仿生复眼的设计26-34
• 2.2.1 集成型仿生复眼理论分析27-28
• 2.2.2 集成型仿生复眼仿真分析28-34
• 2.3 本章小结34-35
• 3 微透镜阵列的制作及测试35-52
• 3.1 制作材料的选择35-38
• 3.1.1 使用光刻胶作为母模材料35-36
• 3.1.2 压印材料—PDMS 聚合物36-37
• 3.1.3 结构材料—NOA73 聚合物37-38
• 3.2 微透镜阵列的制作工艺研究38-43
• 3.2.1 掩膜版的设计38-39
• 3.2.2 微透镜阵列的制作39-43
• 3.3 微透镜阵列的测试与分析43-50
• 3.3.1 平面微透镜阵列的测试43-46
• 3.3.2 平面微透镜阵列的测试结果分析46-48
• 3.3.3 PDMS、NOA73 两种微透镜阵列作比较48-49
• 3.3.4 曲面微透镜阵列的测试49-50
• 3.4 本章小结50-52
• 4 仿生复眼结构的制作52-57
• 4.1 晶椎制作的引言52-53
• 4.2 仿生复眼的制作53-56
• 4.2.1 仿生复眼的结构设计53-54
• 4.2.2 仿生复眼的制作工艺54-56
• 4.3 本章小结56-57
• 5 实验结果的光学性能测试与分析57-71
• 5.1 仿生复眼结构的形貌测试57-59
• 5.2 单个微透镜曲率半径的测量59-60
• 5.3 单个微透镜焦距的测量60-61
• 5.4 仿生复眼光学成像测量61-70
• 5.4.1 成像平台的搭建61-62
• 5.4.2 平面微透镜阵列的成像测试62-64
• 5.4.3 PDMS、NOA73 两种微透镜阵列的成像测试64
• 5.4.4 仿生复眼成像测试及分析64-70
• 5.5 本章小结70-71
• 6 总结与展望71-73
• 6.1 总结71-72
• 6.2 本文创新点72
• 6.3 展望72-73
• 参考文献73-77
• 攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果77-78
• 致谢78

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 刘德森，高应俊，朱传贵，宋光年，高凤，姚胜利，闫国安;自聚焦平面微透镜阵列的制作及其基本特性[J];高技术通讯;1996年04期

2 张红鑫;卢振武;王瑞庭;李凤有;刘华;孙强;;曲面复眼成像系统的研究[J];光学精密工程;2006年03期

3 张新宇,裴先登,谢长生;用于近场集成光学头微透镜器件的灰度掩模技术[J];光学技术;2002年04期

4 张羽,杨坤涛,杨长城;二元光学元件的制作技术与进展[J];光学仪器;2005年02期

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本文编号：319742