新型可调微透镜的研究

发布时间：2017-03-31 11:01

  本文关键词：新型可调微透镜的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：可调微透镜是一种新型的光学元器件，它具有光学性能可调、体积小、重量轻、无机械运动、稳定性好等诸多优点，在成像、微流体传感、自适应光学等诸多领域具有广阔的应用。但是，目前有关各种可调微透镜的研究，还存在着诸多不足，离实际的应用还有一定的差距，因此，探索并研究新型可调微透镜具有重要科学意义和应用价值。 本文针对已报道的各种可调微透镜，具体包括基于压力驱动的可调微透镜、基于电润湿可调微透镜、基于热效应可调微透镜以及基于电光效应的液晶可调微透镜等，进行了详细的调研，并分析其调控原理和存在的优缺点。在此基础上，对基于热效应可调聚合物微透镜和基于电光效应的液晶可调微透镜进行了较为深入的研究。 对于目前所报道的热效应可调微透镜，仅有实验结果报道，还没有对其调控过程进行理论分析与数值模拟，且在实验上均只考虑了热膨胀效应对其聚焦性能的影响，而没有考虑热光效应所引起折射率变化而产生的影响，，本文建立了可调聚合物微透镜在热作用下的调控过程物理模型，并采用有限元法对其光学性能进行准确模拟分析，全面考察热效应对微透镜聚焦性能的影响。 对于基于电光效应的液晶可调微透镜，我们在国内外研究的基础上，采用蓝相液晶材料，灵活地设计了单焦可调微透镜和双焦可调微透镜两种可调微透镜，并使用有限元法对其进行了模拟，具体包括可调微透镜的电场强度分布、折射率分布、光场强度空间分布，最后对所得结果进行分析，为后续的实验制作提供理论基础。 最后，结合现有的实验条件，我们采用PDLC-01液晶材料设计和制作了可调液晶微透镜阵列，接着对所采用液晶材料的电光效应进行了定性测试，同时也对微透镜的透过率、电控成像和调焦性能进行了测试与分析，并对其性能进行了评价。结果表明，通过电压的调控能够对该透镜的焦距进行有效的调控，并且该透镜的成像质量比较高。
【关键词】：微透镜 变焦 混合分散液晶 电光效应 热光效应
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH74
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-23
• 1.1 基于压力驱动可调微透镜11-14
• 1.2 基于电润湿可调微透镜14-16
• 1.3 基于热效应可调微透镜16-17
• 1.4 基于电光效应液晶可调微透镜17-21
• 1.4.1 孔状电极结构18-19
• 1.4.2 平板电极结构19-21
• 1.5 本论文主要研究内容及结构安排21-23
• 第二章 基于热效应的可调聚合物微透镜23-32
• 2.1 聚合物简介23-24
• 2.2 聚合物微透镜设计24-25
• 2.3 基于热效应的可调微透镜的模拟仿真25-31
• 2.3.1 微透镜的温度场分布26-27
• 2.3.2 微透镜的折射率分布27-28
• 2.3.3 微透镜的热形变28-29
• 2.3.4 微透镜的调焦结果分析29-31
• 2.4 本章小结31-32
• 第三章 基于电光效应的液晶可调微透镜32-44
• 3.1 液晶材料简介32-33
• 3.2 液晶材料的特性33-36
• 3.2.1 液晶的指向矢及取向有序参数33-34
• 3.2.2 液晶的形变及自由能密度34
• 3.2.3 液晶的电光效应34-36
• 3.3 液晶可调微透镜的结构设计36-37
• 3.3.1 可调液晶单焦微透镜的设计36-37
• 3.3.2 可调液晶双焦微透镜的设计37
• 3.4 基于电光效应的液晶可调微透镜的仿模拟仿真37-43
• 3.4.1 微透镜的电场分布38-39
• 3.4.2 微透镜的折射率分布39-40
• 3.4.3 微透镜的光场分布与结果分析40-43
• 3.5 本章小结43-44
• 第四章 液晶可调微透镜的制作及测试44-63
• 4.1 ITO 玻璃的切割及打磨44-45
• 4.2 ITO 玻璃的清洗45-46
• 4.3 微透镜电极的制作46-49
• 4.4 微透镜腔体表面的制作49-50
• 4.5 微透镜的液晶灌注与封装50-54
• 4.5.1 取向层的制作50-51
• 4.5.2 微透镜液晶盒的制作51-52
• 4.5.3 液晶的灌注与封装52-54
• 4.6 可调液晶微透镜的测试54-61
• 4.6.1 可调棱镜的测试54-56
• 4.6.2 可调微透镜的透过率测试56-57
• 4.6.3 可调微透镜的成像测试57-60
• 4.6.4 可调微透镜的调焦性能测试60-61
• 4.7 本章小结61-63
• 第五章 总结与展望63-65
• 5.1 论文的主要贡献63-64
• 5.2 下一步工作的展望64-65
• 致谢65-66
• 参考文献66-70
• 攻硕期间取得的研究成果70-71

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 康明;吴建刚;曾雪锋;岳瑞峰;刘理天;;基于介质上电润湿的微流体变焦透镜的研究进展[J];光学技术;2006年05期

2 李晖;刘侃;张新宇;张天序;沈绪榜;;128×128元频率驱动变焦液晶透镜阵列[J];光学学报;2010年01期

3 王静;田兆硕;孙玉德;孙正和;张延超;;用高锰酸钾处理ITO表面制备的白光OLED[J];半导体光电;2010年03期

4 周卫新;曾黎明;;聚二甲基硅氧烷的应用研究进展[J];化工新型材料;2007年01期

5 杨国光,沈亦兵,侯西云;微光学技术及其发展[J];红外与激光工程;2001年04期

6 李晖;张新宇;张天序;沈绪榜;;基于液晶自适应透镜的设计与制作[J];红外与激光工程;2009年05期

7 唐雄贵;童伟;陆荣国;廖进昆;刘永智;;可调液晶微透镜研究进展[J];激光与光电子学进展;2012年04期

8 汤安东;ITO膜层蚀刻性能实验研究[J];激光与红外;1997年01期

9 韩春光;郭隐彪;;基于电润湿技术的液体微透镜研究进展[J];机械设计与制造;2010年09期

10 唐雄贵;童伟;廖进昆;李和平;陆荣国;刘永智;;可变双焦微透镜设计与模拟[J];激光与光电子学进展;2012年11期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 张凯华;基于移动掩模技术的微透镜阵列的制作及其面形控制[D];长春理工大学;2012年

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本文编号：279500