基于介電潤濕技術(shù)的微流體光學器件設(shè)計、建模與仿真.pdf

1、傳統(tǒng)光學系統(tǒng)多是機械式的，不僅體積龐大、系統(tǒng)復雜性高、費用昂貴，而且響應(yīng)速度慢、可靠性差、精確度低、能耗高。而基于介電潤濕效應(yīng)的光學元件因具有簡單的制造工藝、大孔徑、響應(yīng)速度快、低能耗和低電壓操作實現(xiàn)廣角變化（這可被用于廣角轉(zhuǎn)向）的優(yōu)點，成為了平面光學元件領(lǐng)域一個熱門話題。本文設(shè)計基于介電潤濕效應(yīng)（EWOD）的光軸可調(diào)的雙液體光學透鏡以及液體棱鏡系統(tǒng)，并對其工作特性進行了分析，主要研究工作如下：
　　1、闡述了電潤濕技術(shù)的研究進展

2、、電潤濕器件的發(fā)展趨勢和研究現(xiàn)狀，介紹了介電潤濕效應(yīng)的工作原理和理論基礎(chǔ)。
　　2、設(shè)計了一種基于介電潤濕效應(yīng)的光軸可調(diào)的液體變焦光學透鏡。理論上，利用Young-Lippmann方程，推導了焦距與電壓的關(guān)系式以及偏移角與電壓之間的關(guān)系；借助于Comsol仿真軟件，構(gòu)建了介電潤濕液體光學透鏡物理模型，通過在透鏡腔體壁面施加四個工作電壓，成功地模擬了在電壓控制雙液體界面面型的變化過程；添加光學物理場，成功描繪出平行光束經(jīng)該液體透鏡后

3、出射光聚焦情況，分析了不同電壓組合下光軸偏移情況及系統(tǒng)焦距變化。
　　3、設(shè)計了基于介電潤濕效應(yīng)的液體光學棱鏡。理論上，利用高斯光學公式，推導了兩種光學棱鏡的光束偏轉(zhuǎn)能力。借助于Comsol仿真軟件，構(gòu)建了介電潤濕液體光學棱鏡的物理模型，通過在棱鏡腔體壁面施加四個工作電壓，仿真模擬了電壓控制下界面面型的變化過程。結(jié)果表明，在特定電壓組合下，雙液體界面可實現(xiàn)傳統(tǒng)光學棱鏡對光束控制和偏轉(zhuǎn)功能。添加光學物理場，成功描繪平行光束經(jīng)該液體棱