【摘 要】
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经过数亿年的进化,节肢类昆虫已经进化出具有优越成像性能的复眼。这类眼睛具有密排的小眼均匀分布在一个弯曲的宏观眼球表面。这种特殊的结构使得节肢类昆虫具有宽视场（FOV）和无畸变的成像以及快速追踪移动目标的性能。因此,研究者探索了一系列的仿生复眼制备方法,如激光辅助干法或湿法刻蚀、分层回流、模板弯曲变形等技术。用这些方法制备的三维复眼结构具有优越成像特性,但是还存在诸多问题,如视场角较小、制备程序复杂
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经过数亿年的进化,节肢类昆虫已经进化出具有优越成像性能的复眼。这类眼睛具有密排的小眼均匀分布在一个弯曲的宏观眼球表面。这种特殊的结构使得节肢类昆虫具有宽视场（FOV）和无畸变的成像以及快速追踪移动目标的性能。因此,研究者探索了一系列的仿生复眼制备方法,如激光辅助干法或湿法刻蚀、分层回流、模板弯曲变形等技术。用这些方法制备的三维复眼结构具有优越成像特性,但是还存在诸多问题,如视场角较小、制备程序复杂,难以批量制备等。另一方面,三维复眼结构的宽场光学俘获机理还不够明确,有待探索。该论文建立在模板弯曲变形技术的基础上,发展了一种新的制备三维复眼结构方法,这种方法把模板弯曲变形技术中多个分离的制备程序,如模板分离、模板变形、模板安装等整合为一个内部驱动生成三维复眼结构。这种方法克服了手工操作难以实现批量化制备等技术问题,能更好地兼容到roll-to-roll技术,实现流水线生产。不仅如此,扫描电子显微镜（SEM）像与激光扫描共聚焦显微镜（LSCM）像分析我们发现三维复眼具有较高的均匀度和表面光洁度;通过光学成像分析,我们发现三维复眼结构具有140.7°的视场无扭曲成像的特点。另外,该论文使用理论与试验相结合的方法对比分析了二维复眼结构和三维复眼结构的光学性能。理论和实验一致证明三维复眼光电传感器在平行光以不同角度照射下,尽管其界面反射率要大于二维复眼光电传感器,但其弯曲的表面形状比平面形状能显著增加光的接收面积。这表明三维复眼具有更大光通量接受能力。进一步,我们证实了两种器件在室内环境无灯光照明的条件下,三维复眼结构具有优越的接收全方位散射光束的能力。
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