Новая статья, опубликованная в журнале Light: Advanced Manufacturing, представляет уникальную технологию производства 3D-матриц микролинз (MLA), разработанную группой ученых из Университета Цзилинь под руководством профессора Ци-Дай Чена. Вдохновением для исследователей послужили сложные глаза стрекозы, состоящие из тысяч крошечных линз, которые позволяют насекомому видеть широкое поле зрения.
MLA представляют собой микроразмерные функциональные элементы, которые имеют потенциал широкого применения в различных областях, таких как параллельное микропроизводство, биомиметика, формирование луча, 3D-изображения и 3D-отображение. Для производства MLA существует множество методов, но большинство из них неэффективны и неспособны с высокой точностью создавать трехмерные поверхности.
В качестве альтернативы, MLA в основном изготавливаются из мягких материалов и могут быть преобразованы из 2D-моделей в 3D-конфигурации посредством механической деформации. Однако, существуют проблемы с использованием локального влажного травления с применением фемтосекундного лазера (fs-LEWE) для производства массивов микровогнутых линз (MCLA) в больших масштабах. Одна из проблем заключается в ограниченной эффективности производства, поскольку процесс обычно выполняется импульс за импульсом. Другая проблема связана с сложностью и требовательностью процесса для изогнутых подложек, где требуется тщательное программирование топологии поверхности.
Параллельная обработка может значительно повысить эффективность fs-LEWE, но до сих пор остается проблемой параллельная пространственная обработка внутри объемных материалов или на изогнутых поверхностях.
Исследователи работают над решением этих проблем и делают fs-LEWE более эффективным и универсальным методом изготовления MCLA. Это может привести к разработке новых оптических устройств с улучшенными характеристиками и возможностями применения.
Был разработан новый метод изготовления 3D MLA. В этом методе используется 3D-лазер для абляции изогнутой поверхности с последующим травлением в кислоте. Этот метод позволяет создавать высококачественные массивы вогнутых 3D-линз, которые можно использовать для создания мягких сложных глаз. Восстановление изображений с использованием алгоритма глубокого обучения может еще больше улучшить качество изображения .
Пространственный модулятор света (SLM) представляет собой элемент фазовой дифракционной оптики, который может модулировать фазу лазерного луча для получения произвольного распределения. Это дает возможность создавать сложные 3D-модели с высокой точностью.
Новый метод исследовательской группы называется голографической технологией мокрого травления с использованием фс-лазера. Первым шагом в этом процессе является создание большой одинарной вогнутой линзы на изогнутой подложке. Это делается путем фокусировки лазерного луча на подложку через объектив.
Лазерный луч создает в подложке небольшие углубления, постепенно приобретающие сферический профиль во время мокрого травления. Следующим шагом является использование SLM для создания трехмерного распределенного массива фокусных точек . Этот массив ориентирован на подложку , создавая трехмерный массив центров травления. Затем они вытравливаются в микролинзы, которые перекрываются, образуя плотно упакованную и изогнутую MCLA.
Источник:
Лэй Ван и др., Голографическое лазерное изготовление трехмерных искусственных сложных микроглаз (Lei Wang et al, Holographic laser fabrication of 3D artificial compound μ-eyes), Light: Advanced Manufacturing (2023). DOI: 10.37188/lam.2023.026
Благодарю за чтение! Если понравилась статья, то предлагаю подписаться, будет ещё много таких. Есть мысли по предмету статьи и не только - приглашаю в комментарии. Также, если интересно, можете ознакомиться со страницами нашего проекта на других платформах, ссылки найдёте в описании канала. Кроме того, у меня есть страница на сервисе поддержки авторов Бусти, просто сообщаю, поддержка - дело добровольное, ссылка так же в описании канала.