基于介電潤濕效應(yīng)微流控液體光學棱鏡的研究
?光束偏轉(zhuǎn)技術(shù)在通信、激光雷達、自由空間光通信等諸多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的光束方向控制設(shè)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(jié)構(gòu)復(fù)雜、可靠性低、質(zhì)量大、響應(yīng)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(zhuǎn)角度大、響應(yīng)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(yīng)的研究工作基礎(chǔ)上，提出了新型的基于介電潤濕技術(shù)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(zhuǎn)技術(shù)和介電潤濕效應(yīng)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(chǔ)理論——Young-Lippmann方程，討論了介質(zhì)上電潤濕效應(yīng)所面臨的問題。 2、通過對介質(zhì)上電潤濕效應(yīng)及液體光學棱鏡工作原理的分析，設(shè)計并制作基于介電潤濕效應(yīng)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(zhuǎn)角（最大光束偏轉(zhuǎn)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(guān)參數(shù)，為后續(xù)基于介電潤濕效應(yīng)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(yīng)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(yīng)時間及穩(wěn)定性的影響，給出器件的最佳響應(yīng)時間。 最后，論文總結(jié)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(jié)與展望。