基于介电润湿效应微流控液体光学棱镜的研究

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1、单位代码：10293密级：专业学位硕士论文论文题目：基于介电润湿效应微流控液体光学棱镜的研究学号1211033024姓名田志强导师赵瑞专业学位类别工程硕士类型申请全日制专业申请（领域）光学工程论文提交日期2014.02.16万方数据InvestigationofElectrowetting-basedLiquidPrismThesisSubmittedtoNanjingUniversityofPostsandTelecommunicationsfortheDegreeofMasterofEngineeringByTIANZHI-QIANGSupervisor:Prof

2、.ZHAORUIFebruary2014万方数据南京邮电大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人学位论文及涉及相关资料若有不实，愿意承担一切相关的法律责任。研究生签名：_____________日期：____________南京邮电大学学位论文使用授权声明本人授权南京邮电

3、大学可以保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子文档；允许论文被查阅和借阅；可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索；可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。本文电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。论文的公布（包括刊登）授权南京邮电大学研究生院办理。涉密学位论文在解密后适用本授权书。研究生签名：____________导师签名：____________日期：_____________万方数据摘要光束偏转技术在通信、激光雷达、自由空间光通信等诸多领域有着广泛的应用。传统的光束方向控制设备主要依靠机械装置改变光轴方向来实现对光束方向的

4、控制，但是其结构复杂、可靠性低、质量大、响应时间过长且不利于微型化。鉴于液体光学棱镜具有无机械操作、光束偏转角度大、响应速度快和无偏振依赖性等诸多优点，本文在介质上电润湿效应的研究工作基础上，提出了新型的基于介电润湿技术的双相/三相液体光学棱镜系统，主要研究工作如下：1、介绍光束偏转技术和介电润湿效应的研究现状和研究背景，阐述固体表面能和液体表面张力的概念，采用热力学和电化学模型推导介质上电润湿的基础理论——Young-Lippmann方程，讨论了介质上电润湿效应所面临的问题。2、通过对介质上电润湿效应及液体光学棱镜工作原理的分析，设计并制作基于介电润湿效应的双相/三

5、相液体光学棱镜系统，计算液体光学棱镜的最大光束偏转角（最大光束偏转范围），分析材料种类、交直流电压等因素对器件性能的影响，给出了器件制作工艺和相关参数，为后续基于介电润湿效应的液体光学棱镜进一步实用化提供了借鉴。3、使用COMSOLMultiphysics4.3a建立基于介电润湿效应的液体光学棱镜物理模型，分析液体界面面形和流体内部速度场随电压的变化，讨论动力粘度系数对棱镜响应时间及稳定性的影响，给出器件的最佳响应时间。最后，论文总结了本文的主要研究内容和取得的成果，对本文未完成的工作和后续工作的方向进行了总结与展望。关键词:光束方向偏转，电润湿，光学棱镜，仿真I万方

6、数据AbstractBeamsteeringhasbeenwidelyusedinmanyfields,suchastelecommunications,laserdetection,andfree-spaceopticalcommunications.Asforthetraditionalmechanicalbeamsteeringapproach,itusesamechanicaldevicetocontrolthedirectionoftheopticalaxisthuschangingthebeamdirection,abulkymotorizedmechan

7、icalsystemwillnotonlyincreasethesystemcomplexity,volume;butalsolimitedmechanicalswitchingspeedandlesssystemreliability.Theelectrowetting-basedliquidopticalprismhavetheadvantagesofasimplefabricationprocess,largescaleapertures,fastswitchingspeedandwidecontactanglechangewithlowvol