近日，上海理工大學張大偉教授/戴博教授團隊發表“Engineering Biomimetic Compound Eyes for Insect-Eye Visual Systems"文章發表在《ACS Photonics》。本文通過解析自然復眼的結構與功能機制，設計并利用微流控輔助摩方精密面投影微立體光刻（PμSL）技術制備了五種不同構型的仿生復眼（BCE），系統評估了其視場角、光學串擾、成像性能等關鍵指標，成功復刻了自然復眼的寬視場、大景深等核心特性，明確了結構參數與光學性能的關聯，為微型機器人、醫用內窺鏡等新一代光學設備的研發提供了重要的設計思路與技術支撐。

自然復眼作為昆蟲的核心視覺器官，具備寬視場、高運動敏感性、無限景深等獨特優勢，但其微型化、集成化的結構特性難以被傳統技術復刻。傳統仿生復眼存在制造局限，如僅能模擬外部3D輪廓、內部結構加工困難、體積龐大、光學串擾嚴重等問題，限制了其實際應用。因此，亟需開發新型制造技術，優化仿生復眼的結構設計，解決光學性能與集成性的矛盾。

• 實驗方法

仿生設計：基于自然復眼的并列眼（晝行昆蟲）和重疊眼（夜行昆蟲）分類，設計了五種構型的仿生復眼（I-V型），涵蓋半球殼狀、帶光波導、球形帽狀等結構。

制造技術：采用微流控輔助3D打印技術，通過摩方精密nanoArch® P140（精度：10μm）3D打印含半球形凹槽的模具、涂覆SU-8光刻膠并UV固化、氣相硅烷化提升模具耐用性，再填充RTV硅酮等材料，按需制備不同類型復眼。

性能測試：利用COMSOL多物理場軟件進行光線追蹤模擬，測試視場角（AOV）、光學串擾、插入損耗、空間分辨率等指標，通過掩模成像實驗驗證成像效果。

• 核心結果

結構與光學特性：I型無眼小面間隔，存在1.45dB光學串擾；II型增設遮光間隔，串擾降至10.63dB但插入損耗略高（0.62dB）；III型窄光波導導致圖像馬賽克化；IV型寬光波導保留圖像細節，可在160°視角成像；V型球形帽結構存在視場角（最大76°）與空間分辨率的權衡。

關鍵性能指標：仿生復眼最大視場角達165°，IV型在寬物距范圍內保持<40μm的高空間分辨率，V型展現大景深成像能力，所有類型均可與平面傳感器直接集成。

成像效果：IV型能清晰還原“8"字和三角形掩模圖案，經計算后處理可校正波導反射畸變；V型多眼小面協同成像，適應不同物距變化。

• 研究結論：

微流控輔助摩方微納3D打印技術突破了傳統微制造的局限，實現了復雜內部結構仿生復眼的規模化制備，結構參數（殼厚、波導尺寸、間隔設計）對光學串擾、視場角等性能起關鍵調控作用。不同構型復眼各有適配場景：I、II型適用于弱光監控，III、IV、V型適配高畫質緊湊設備。目前研究雖處于概念驗證階段，但為微型光學系統提供了全新設計框架。未來需通過優化材料穩定性、集成自適應光學元件、發展傳感-算法協同設計，推動其在機器人導航、醫療成像等領域的實際應用。