当前位置:首页 > 资讯 > 科研动态 > 正文内容

受蜻蜓复眼的启发:新型微透镜阵列处理技术

cyqdesign8个月前 (10-07)科研动态346

工业4.0要求复杂功能的简单化解决方案。光学传感器,如针孔相机,可以提供焦深和合理的分辨率,但它们的强度较低,无法实现可靠和快速的成像。这需要较长的曝光时间,这牺牲了快速成像能力,限制了它们在自动驾驶汽车中的实际应用。

发表在《光:先进制造》杂志上的一篇新论文中,吉林大学Qi-Dai Chen教授领导的科研团队开发了一种制造3D微透镜阵列(MLAs)的新技术。研究团队的灵感来自蜻蜓的复眼。蜻蜓的复眼由成千上万个微小的透镜组成,使昆虫能够看到更广阔的视野。


a. 蜻蜓的复眼。b. 昆虫复眼的显微图像。c. 蜻蜓复眼的剖面图。d. 3D人工复眼制作示意图。

MLAs是微观尺度上的小功能特征,易于集成。它们作为实用光学器件,在并行微制造、集成光流体微芯片、仿生学、光束整形、3D成像和3D显示中得到了广泛应用。

微透许多方法已被提出用于高效MLA制造,但大多数方法效率低下,无法制造复眼所需的3D表面。此外,MLA大多由软材料制成,可以通过机械变形从2D图案转换为3D配置。

飞秒激光增强局部湿蚀刻(fs-LEWE)是一种有前途的大规模制造微凹透镜阵列(MCLAs)的技术。该技术具有几个优点,包括高通量、简化步骤,以及在平面和非平面表面上制造MCLA的能力。然而,与fs-LEWE相关的挑战仍然存在。

一个挑战是制造效率有限,因为该过程通常以脉冲方式进行。另一个挑战是该过程对曲面基板可能是复杂和苛刻的,因为表面拓扑必须仔细编程,并需要高精度的3D运动阶段。

 a. GAN示意图。b. 使用GAN预测的图像,c. 原始图像。

并行处理可以显著提高fs-LEWE的效率,但在大块材料内部或曲面上的3D并行制造仍然是一个挑战。

飞秒激光增强局部湿蚀刻(fs-LEWE)是一种有前途的大规模制造微凹透镜阵列(MCLAs)的技术。研究人员正在努力克服这些挑战,使fs-LEWE成为制造MLCA的更有效和通用的技术。这可能导致开发性能和应用得到改善的新光学器件。

一种制造3DMLA的新方法已经开发出来。该技术使用3D激光烧蚀曲面,然后在酸中蚀刻。这种方法可以生产高质量的3D凹透镜阵列,可用于制作软复眼。使用深度学习算法进行图像恢复可以进一步提高图像质量。

空间光调制器(SLM)是一种仅相位衍射光学元件,可以将激光束的相位调制成任意分布。这使得创建高精度复杂的3D图案成为可能。

研究小组的新技术被称为全息fs-激光加工辅助湿法刻蚀技术。该过程的第一步是在曲面基板上创建一个大的单凹透镜。这是通过透镜将激光束聚焦到基板上实现的。

激光束在基板上产生小凹坑,在湿法刻蚀过程中逐渐演变成球形轮廓。下一步是使用SLM创建一个3D分布式焦斑阵列。该阵列聚焦于基板上,创建一个3D种子阵列。然后将种子蚀刻成微透镜,这些微透镜重叠形成紧密堆积和弯曲的MCLA。

这种方法的优点包括其高精度、高效率和多功能性。它可以用于制造高保真的复杂3D图案,并且可以在多种基板上使用。这种方法有可能彻底改变微观光学器件的制造。

原文链接:http://www.opticsky.cn/index-htm-m-cms-q-view-id-8645.html

扫描二维码推送至手机访问。

版权声明:本文由光行天下发布,如需转载请注明出处。

本文链接:http://opticsky.net/research/14.html

分享给朋友:

“受蜻蜓复眼的启发:新型微透镜阵列处理技术” 的相关文章

研究人员展示了结构光的无噪声通信

研究人员展示了结构光的无噪声通信

光的模式为光通信中的大型编码字母表带来了巨大的希望,不过它们容易产生失真,例如在大气湍流或弯曲的光纤中,使其传输受到了阻碍。现在,威特沃特斯兰德大学(Wits)的研究人员概述了一种新的光通信协议,该协议利用光的空间模式进行多维编码,不需要识别模式,从而克服了噪声信道中模态失真的先验限制。其结果是一种...

研究人员在可靠处理量子信息方面获进展

研究人员在可靠处理量子信息方面获进展

研究人员利用激光,开发了目前已知的最鲁棒的方法来控制由化学元素钡制成的单个量子位。可靠地控制量子位的能力是实现未来功能量子计算机的重要成就。论文《一种用于具有10~4级强度串扰的Ba+量子位敏捷个体寻址的导引光系统》发表在《量子科学与技术》杂志上。这种新方法由滑铁卢大学量子计算研究所(IQC)开发,...

科学家提出由准粒子驱动的超亮光源

科学家提出由准粒子驱动的超亮光源

一个国际科学家团队正在重新思考辐射物理学的基本原理,目的是创造超亮光源。在《自然光子学》发表的一项新研究中,来自葡萄牙高级技术研究所、罗切斯特大学、加州大学洛杉矶分校和法国应用光学实验室的研究人员提出了使用准粒子创造光源的方法,这种光源与当今最先进的光源一样强大,但体积要小得多。准粒子是由许多同步运...

量子计算机的新设计

量子计算机的新设计

对于量子物理学家来说,创造一台足以解决我们目前计算机无法解决的问题的量子计算机仍然是一个巨大的挑战。一个运行良好的量子模拟器——一种特定类型的量子计算机——可能会导致关于世界如何在最小尺度上运作的新发现。代尔夫特理工大学的量子科学家娜塔莉亚·切皮加(Natalia Chepiga)开发了一种关于如何...