基于介電潤濕效應微流控液體光學棱鏡的研究
?光束偏轉技術在通信、激光雷達、自由空間光通信等諸多領域有著廣泛的應用。傳統(tǒng)的光束方向控制設備主要依靠機械裝置改變光軸方向來實現(xiàn)對光束方向的控制,但是其結構復雜、可靠性低、質(zhì)量大、響應時間過長且不利于微型化。鑒于液體光學棱鏡具有無機械操作、光束偏轉角度大、響應速度快和無偏振依賴性等諸多優(yōu)點,本文在介質(zhì)上電潤濕效應的研究工作基礎上,提出了新型的基于介電潤濕技術的雙相/三相液體光學棱鏡系統(tǒng),主要研究工作如下: 1、介紹光束偏轉技術和介電潤濕效應的研究現(xiàn)狀和研究背景,闡述固體表面能和液體表面張力的概念,采用熱力學和電化學模型推導介質(zhì)上電潤濕的基礎理論——Young-Lippmann方程,討論了介質(zhì)上電潤濕效應所面臨的問題。 2、通過對介質(zhì)上電潤濕效應及液體光學棱鏡工作原理的分析,設計并制作基于介電潤濕效應的雙相/三相液體光學棱鏡系統(tǒng),計算液體光學棱鏡的最大光束偏轉角(最大光束偏轉范圍),分析材料種類、交直流電壓等因素對器件性能的影響,給出了器件制作工藝和相關參數(shù),為后續(xù)基于介電潤濕效應的液體光學棱鏡進一步實用化提供了借鑒。 3、使用COMSOL Multiphysics4.3a建立基于介電潤濕效應的液體光學棱鏡物理模型,分析液體界面面形和流體內(nèi)部速度場隨電壓的變化,討論動力粘度系數(shù)對棱鏡響應時間及穩(wěn)定性的影響,給出器件的最佳響應時間。 最后,論文總結了本文的主要研究內(nèi)容和取得的成果,對本文未完成的工作和后續(xù)工作的方向進行了總結與展望。