[发明专利]人工仿生复眼的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及微纳米加工技术，尤其涉及一种通过微纳米加工工艺制作仿生 复眼的方法，属于微纳米加工、材料学、仿生学等多个技术领域的交叉学科研 究。

背景技术

自然界的复眼系统是一种非常奇妙的视觉成像系统。如蜜蜂的复眼是由数 千个具有不同接收方向的小眼成球面排列集合而成。每个小眼都由光折射透 镜、晶体圆锥体、波导感应杆和光接收器几个部分组成。这种全方向排列的复 眼系统中的每个小眼都可以独立接收非常小角度的光线，而整个复眼却具有非 常宽的视角范围。由于宽视角探测系统在医学、工业以及军事上都有很多潜在 应用前景，人造复眼已经引起了广泛的研究兴趣。制作单个人工小眼是制作人 工复眼的第一步，这需要大量复杂技术来制作人工的透镜和波导系统，而且这 些透镜和波导系统需要精确排列，并自动形成一个复眼系统。到目前为止，大 多数工作都采用平面阵列式结构：Ogata et al.采用渐变折射率杆形透镜和匹配 的针孔组成平面阵列。Hamanaka et al.在类似的结构前面加上一个单面凸透镜 来扩大视角。K.Jeong et al.最近报道了一种新颖的基于聚合物的制作人工复眼 方法。采用了弹性膜微透镜的再铸模和聚合物中的波导自写技术制作了一个类 似于生物复眼的人造复眼。这是人工复眼研究的突破性进展。但是这一工作利 用光刻技术制作微透镜模板，由于光刻技术中的光散射效应等固有局限，使得 加工精度不高，而且球面微透镜的精确加工方面也存在困难。

双光子光聚合技术是随着飞秒激光双光子技术的发展而产生的，是当前唯 一能制作任意3D微纳立体结构的技术。由于其在信息的海量存储、微纳米立体 加工、非球面透镜的加工以及其在生物和医疗领域存在着巨大的潜在应用价 值。在美国、日本等发达国家均得到了非常的关注，已投入巨资进行研究。近 年来中国也开始投入资金进行研究，北京大学、清华大学、吉林大学、中科院 理化所、中国科技大学和山东大学在进行这方面的研究，尚处于起步阶段，研 究还停留在能否发生聚合的层次上；至于材料和器件应用研究还很少有涉及。

由于目前大多数工作都采用平面阵列式的复眼结构，这种人工复眼并非真 正类似于生物复眼。K.Jeong et al.报道的利用弹性膜微透镜的再铸模和聚合物 中的波导自写技术制作了类似于生物复眼的人造复眼的方法新颖，但是这一工 作利用光刻技术制作微透镜模板，存在加工精度不高，球面微透镜的精确加工 困难等难题。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的旨在：提供一种人工仿生复 眼的制作方法，利用飞秒脉冲双光子聚合技术，结合紫外纳米压印(UV- NIL)和软光刻技术，制作一种加工精度高、真正类似生物复眼的人造复眼。

为达成上述目的，本发明提出的解决方案为：

人工仿生复眼的制作方法，其特征在于包括以下步骤：首先利用飞秒脉冲 双光子聚合法制出反型曲面微透镜模子；并以反型曲面微透镜模子为基础，利 用紫外纳米压印制成一立体曲面微透镜模板；然后在立体曲面微透镜模板上制 作弹性模子；接着将光敏树脂盛装在弹性模子中，经过加热烘烤制成一极性相 反的光敏聚合物模子；最后利用透镜把紫外线聚焦正对照射到放置在衬底上的 光敏聚合物模子上，通过自写波导法制作出光传输通道，透过光敏聚合物模子 贯通至衬底。

进一步地，前述人工仿生复眼的制作方法，其中该反型曲面微透镜模子为 碗状结构，且其内表面形成均匀排布的微纳米级的球面凹坑。

更进一步地，前述人工仿生复眼的制作方法，其中步骤III中采用聚二甲基 硅氧烷覆盖立体曲面微透镜模板，制成弹性模子。

再进一步地，前述人工仿生复眼的制作方法，其中步骤IV中所述光敏聚合 物的制作工艺选用的是光敏树脂SU-8。

本发明设计的人工仿生复眼的制作方法，其实施后的有益效果为：

本发明利用飞秒脉冲双光子聚合技术制造微透镜模板，克服了光刻技术的 光散色效应，提高了微透镜的加工精度；并且结合紫外纳米压印(UV-NIL)和 软光刻技术，能够有效降低制作成本，提高大批量生产的能力，进一步促进人 工复眼在医学、工业以及军事等领域的应用。

附图说明

图1是本发明人工仿生复眼制作方法的工艺流程示意图。

具体实施方式