基于介電潤濕效應微流控液體光學棱鏡的研究

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1、單位代碼:10293密級:專業(yè)學位碩士論文論文題目:基于介電潤濕效應微流控液體光學棱鏡的研究學號1211033024姓名田志強導師趙瑞專業(yè)學位類別工程碩士類型申請全日制專業(yè)申請(領域)光學工程論文提交日期2014.02.16萬方數(shù)據(jù)InvestigationofElectrowetting-basedLiquidPrismThesisSubmittedtoNanjingUniversityofPostsandTelecommunicationsfortheDegreeofMasterofEngineeringByTIANZHI-QIANGSupervisor:Prof

2、.ZHAORUIFebruary2014萬方數(shù)據(jù)南京郵電大學學位論文原創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學位論文是我個人在導師指導下進行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知,除了文中特別加以標注和致謝的地方外,論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果,也不包含為獲得南京郵電大學或其它教育機構(gòu)的學位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。本人學位論文及涉及相關(guān)資料若有不實,愿意承擔一切相關(guān)的法律責任。研究生簽名:_____________日期:____________南京郵電大學學位論文使用授權(quán)聲明本人授權(quán)南京郵電

3、大學可以保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復印件和電子文檔;允許論文被查閱和借閱;可以將學位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索;可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存、匯編本學位論文。本文電子文檔的內(nèi)容和紙質(zhì)論文的內(nèi)容相一致。論文的公布(包括刊登)授權(quán)南京郵電大學研究生院辦理。涉密學位論文在解密后適用本授權(quán)書。研究生簽名:____________導師簽名:____________日期:_____________萬方數(shù)據(jù)摘要光束偏轉(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

4、控制,但是其結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)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(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

5、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)基于介電潤濕效應的液體光學棱鏡進一步實用化提供了借鑒。3、使用COMSOLMultiphysics4.3a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(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。關(guān)鍵詞:光束方向偏轉(zhuǎn),電潤濕,光學棱鏡,仿真I萬方

6、數(shù)據(jù)AbstractBeamsteeringhasbeenwidelyusedinmanyfields,suchastelecommunications,laserdetection,andfree-spaceopticalcommunications.Asforthetraditionalmechanicalbeamsteeringapproach,itusesamechanicaldevicetocontrolthedirectionoftheopticalaxisthuschangingthebeamdirection,abulkymotorizedmechan

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

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