中国的研究人员已经开发出了一种简单、低成本的方法来创造生物激发的复眼-用于成像的微透镜，模仿昆虫和甲壳类动物中的天然透镜阵列。据该团队称，这种方法采用激光驱动的膨胀方式来膨胀单个微透镜，然后用纳米结构进行装饰，具有抗反射和防水性能，可用于各种成像应用。

由西安交通大学研究小组开发的人工复眼的一个微透镜表面的纳米结构SEM图像。 [图片：美国化学学会]

多镜头优势

复眼由数千个单独的光学单元组成，称为小眼，排列在曲面上。虽然脊椎动物人类的眼睛每个都有一个单独的镜片，但它们作为“原始”视觉解决方案在无脊椎动物复眼上是很容易的。使用多个镜片拉入单独图像的方法具有许多优点，例如，复眼在视场、光敏度和运动检测方面往往优于单孔眼。

这些优点引起了光学工程师的兴趣，他们设计了许多以天然复眼作为模型来创建光学元件阵列的方法。但是，依靠诸如反应离子蚀刻和纳米压印光刻等方法制造人造复眼的许多方法具有高成本并且看起来不具有可扩展性。

此外，据中国研究小组称，迄今为止所展示的许多人造复眼由于变形和扭曲而具有不一致的性能。特别地，将透镜阵列转移到弯曲表面的过程会降低表面处的纳米结构，从而限制了良好的真实性能所需的抗反射和疏水特性。

激光充气

为了克服成本和性能方面的障碍，中国西安交通大学的研究团队开发了一种不一样的方法。研究人员的方法开始于双层丙烯酸玻璃，聚（甲基丙烯酸甲酯）[PMMA]，放置在现成的电动载物台上。当载物台移动时，以800nm激光的高聚焦飞秒脉冲定期照射PMMA表面。

穿透到玻璃中间的激光加热并软化基质，使基质内的掺杂材料蒸发。 结果，激光点上方的表面像气球一样吹起，在丙烯酸树脂中产生透镜状凸起。可以通过调节电动平台的速度来设定各个凸起之间的间距，研究人员发现，通过调整激光功率和照射时间，他们可以精确控制表面凸起的直径和高度。

得到的2-D凸结构阵列 - 每个高11微米，直径40微米，相隔60微米的距离 - 然后用于在500微米厚的弹性体板中形成凹结构的模具。该柔性模具用作模板，用于排列较大的5mm直径的弯曲腔室，并且在负气压下保持在适当位置。

研究人员然后用紫外线固化环氧树脂填充腔室，以创建一个点缀着一系列凸微透镜的曲面。最后，利用中国另一个研究小组几年前开发的晶体生长技术，在弯曲表面上沉积良好排列的氧化锌纳米棒，研究人员用凸起的微透镜装饰纳米结构，以降低其表面反射率并使其具有超疏水性。

光学测试平台

为了测量人工眼睛的光学特性，该团队建立了一个光学测试平台，该测试平台由一个钨光源组成，可以从前面的各个角度照射眼睛，后面的CCD摄像头可以捕捉共焦图像。

研究人员发现，除了降低表面反射率和高防水性外，人工复眼在光学特性方面得分也很高，在各种x / y坐标上具有高均匀性和相对低的失真。并且比较人工复眼与单透镜眼的点扩散函数，表明复眼在聚焦和成像能力方面确实做得更好。 （无脊椎动物得一分。）

作者认为，鉴于其相对较低的成本和在某些早期方法中避免质量问题的能力，他们的制造方法“具有多种潜在的光学应用，如监视成像、光场摄影和广角通信天线“。

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