基于介電潤(rùn)濕效應(yīng)微流控液體光學(xué)棱鏡的研究
?光束偏轉(zhuǎn)技術(shù)在通信、激光雷達(dá)、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(jī)械裝置改變光軸方向來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)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(shí)間過(guò)長(zhǎng)且不利于微型化。鑒于液體光學(xué)棱鏡具有無(wú)機(jī)械操作、光束偏轉(zhuǎn)角度大、響應(yīng)速度快和無(wú)偏振依賴性等諸多優(yōu)點(diǎn),本文在介質(zhì)上電潤(rùn)濕效應(yīng)的研究工作基礎(chǔ)上,提出了新型的基于介電潤(rùn)濕技術(shù)的雙相/三相液體光學(xué)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(rùn)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(xué)和電化學(xué)模型推導(dǎo)介質(zhì)上電潤(rùn)濕的基礎(chǔ)理論——Young-Lippmann方程,討論了介質(zhì)上電潤(rùn)濕效應(yīng)所面臨的問(wèn)題。 2、通過(guò)對(duì)介質(zhì)上電潤(rùn)濕效應(yīng)及液體光學(xué)棱鏡工作原理的分析,設(shè)計(jì)并制作基于介電潤(rùn)濕效應(yīng)的雙相/三相液體光學(xué)棱鏡系統(tǒng),計(jì)算液體光學(xué)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(duì)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(rùn)濕效應(yīng)的液體光學(xué)棱鏡進(jìn)一步實(shí)用化提供了借鑒。 3、使用COMSOL Multiphysics4.3a建立基于介電潤(rùn)濕效應(yīng)的液體光學(xué)棱鏡物理模型,分析液體界面面形和流體內(nèi)部速度場(chǎng)隨電壓的變化,討論動(dòng)力粘度系數(shù)對(duì)棱鏡響應(yīng)時(shí)間及穩(wěn)定性的影響,給出器件的最佳響應(yīng)時(shí)間。 最后,論文總結(jié)了本文的主要研究?jī)?nèi)容和取得的成果,對(duì)本文未完成的工作和后續(xù)工作的方向進(jìn)行了總結(jié)與展望。