【摘 要】
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微流控光学透镜具有可灵活调节焦距、能在一微型芯片中同时实现微流控分析和光学检测、简化透镜尺寸等特点,所以目前它在光学相关领域得到了广泛的关注和研究。其中,具有双界面的微流控光学透镜,由于其双界面的曲率均可按照需求进行独立调节,并伴随有大的光焦度的改变,具有重要的研究意义。本课题采用组合形式,基于介电润湿力、介电泳力、纵向梯度静电力三种不同的驱动力,实现双凸型微流控光学透镜,并对透镜的相关性能进行分
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微流控光学透镜具有可灵活调节焦距、能在一微型芯片中同时实现微流控分析和光学检测、简化透镜尺寸等特点,所以目前它在光学相关领域得到了广泛的关注和研究。其中,具有双界面的微流控光学透镜,由于其双界面的曲率均可按照需求进行独立调节,并伴随有大的光焦度的改变,具有重要的研究意义。本课题采用组合形式,基于介电润湿力、介电泳力、纵向梯度静电力三种不同的驱动力,实现双凸型微流控光学透镜,并对透镜的相关性能进行分析。本文主要研究内容如下:1、介绍本课题的研究背景及其在国内外相关的研究进展。2、介绍所采用的主要三种驱动力的工作原理,并从不同的角度对它们进行简单的对比分析。3、利用Comsol仿真软件对所设计的双凸型微流控光学透镜结构进行仿真分析,并探究了影响单个液滴透镜结构的电场分布的相关因素;并结合Zemax软件建立了相应的光学模型,得到了不同电压下的焦距值与成像点列图的均方根半径值,发现双凸型微流控光学透镜的焦距从37.2746mm持续减小到5.2879mm,焦距变化了31.9867mm,约32mm。4、基于三种驱动力,实验完成了双凸型微流控光学透镜结构的设计,并对透镜施加电压观察面型、分析变焦性能,对实验得到的面型进行图像处理和拟合分析,并分析了不同参数的相关影响,发现施加与撤销电压后,三种驱动力对双凸型微流控光学透镜的调节均是可逆的,且初始状态下的面型的拟合结果表明了其液体界面的非球面特性。
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