导　　师： 彭争春

授予学位： 硕士

作　　者： ;

机构地区： 深圳大学

摘　　要： 应用于机器人、智能假肢等领域的触觉传感器是实现仿人体皮肤感知外界刺激的媒介。柔性触觉传感器可以模仿人体皮肤感知触觉、滑觉、热觉等感知性能,是实现机器人高精度抓取,感受外界刺激的关键所在。本课题依据微光学理论中的光栅衍射理论,设计分析了一种应用于触觉传感器的柔性微阵列结构,并结合矢量衍射理论和等效介质理论研究了该柔性微阵列结构在按压拉伸应变下的“力-光”响应机制。主要研究内容包括:(1)在理论上分别分析推导了矩形微阵列结构、锯齿形微阵列结构、阶梯微阵列结构、锥形微阵列结构、亚波长微阵列结构以及二维方向微柱阵列结构的衍射光效率的计算方法。(2)基于微光学理论设计了一维方向柔性矩形微阵列,并研究了该器件的结构因素对反向衍射效率的影响,同时分析了TE光和TM光的波长、入射角对该矩形微阵列反向衍射效率的影响。研究发现在周期确定的柔性矩形微阵列中矩形高度在0.25μm.8μm范围内一级衍射效率最大时所对应的矩形阵列高度为0.53μm占空比为0.5。在入射光源为可见光波长0.4μm.8μm范围内,波长在0.64μm.8μm之间占空比为0.5的微阵列衍射效率最高。反向一级衍射角随着波长的增加呈线性增大,入射光波长影响反向光场各级衍射光位置分布。反向一级衍射角度均随入射角的增加而线性增大,入射角度在0°0°之间反向一级及零级衍射光衍射效率基本不变,入射角在50°0°之间反向一级衍射光衍射效率出现波动。同时发现在微阵列表面制作银反射层后可显著增加反向衍射效率。(3)本课题通过研究锯齿形微阵列结构一级反向衍射效率与衍射角的关系,发现闪耀角为35.942°反向衍射效率的应变率最大。然后借鉴了BOE技术中的用二进制多台阶微结构逼近DOE器件的工艺方法,从结构设计角度设计分析了一�

关 键 词： 矢量衍射理论 等效介质理论 衍射效率 按压 拉伸应变

领　　域： []