基于金属导电内芯的微流控光学变焦透镜阵列的研制

摘要

随着现代光学的发展，微光学元件的研究及其在各个领域中的应用已经引起国内外科研工作者越来越高度的重视。微透镜阵列就是其中一种重要的微光学元件，在光通信和光信息处理等众多领域中有着广泛应用。本文对微透镜阵列的设计理论、制作工艺进行了研究，并提出一种新颖的基于金属导电内芯的微流控光学变焦透镜阵列的制作方案，该透镜具有变焦范围大、响应快、失真度小、可靠性高等特点，弥补了固定焦距微透镜阵列的不足。本研究主要内容及结果如下：
　　 (1)提出了一种基于介质上电润湿效应的电调谐微流控变焦透镜阵列芯片的结构，该芯片的内芯位于上盖片和下盖片之间，形成一种具有表面微流道网络的三明治夹心结构。
　　 (2)研究了导电内芯的介质上电润湿效应，并通过实验分析了不同介电材料和不同介电层厚度对金属基片EWOD效应的影响。
　　 (3)制作了基于金属导电内芯的微流控光学变焦透镜阵列，该透镜阵列的研制工作主要包括：内芯材料的选择，内芯的设计与制作，内芯表面处理与镀膜，芯片合成与液体灌注以及电极制作等。
　　 (4)测试和分析了微流控变焦透镜阵列的性能，实验测量了透镜阵列的焦距随电压变化的关系，并与计算机仿真结果进行比较。同时研究了液体界面曲率半径和液体界面形变量随电压的变化关系。