基于电润湿技术的变焦液体透镜光学特性及其应用研究

发布时间：2023-06-01 01:12

　　基于电润湿技术的液体透镜具有微型化、电控焦距、响应时间短、成本低、结构简单等优点,在微流控光学领域具有重要的研究及应用意义。以双液体透镜为研究对象,将液体密度差作为切入点,基于具体的数值公式推导和分析结果,通过物理模型和光学模型的理论研究,获得了含有非球面界面的双液体透镜系统,并在系统的液体材料、成像分析处理及其新型应用研究方面,进行了理论分析,获得了一定的结果。主要研究工作如下:1.介绍液体透镜的研究背景和现状,阐述其理论基础和相关理论公式的推导,分析基于电润湿技术的液体透镜的结构和工作原理。2.从双液体透镜界面面型的数值方程出发,推导并理论分析了液体密度差对非球面液体透镜的影响,以简单的油水溶液为例,讨论密度差不同时,非球面界面面型的变化情况,并对不同面型下液体透镜进行了成像分析。3.采用新兴的离子液体作为导电液体,通过建立液体透镜光学模型,对含有非球面界面的液体透镜进行了成像分析,并结合图像处理方法提高像质。得出结论,相比于界面为球面的液体透镜,使用非球面界面的液体透镜时,成像质量得到很好的改善,但其非球面度和成像质量没有正相关性。4.基于理论分析,对电润湿液体透镜的新型应用研究...

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 选题背景
    1.2 研究现状
    1.3 研究意义
    1.4 研究内容
第二章 电润湿的理论基础
    2.1 界面化学理论
        2.1.1 界面和表面
        2.1.2 表面张力和表面能
        2.1.3 润湿现象
    2.2 界面基础理论方程
        2.2.1 拉普拉斯方程
        2.2.2 杨氏方程
        2.2.3 李普曼-杨氏方程
    2.3 本章小结
第三章 双液体变焦透镜的面型分析
    3.1 双液体变焦透镜的结构和原理
        3.1.1 双液体变焦透镜的结构
        3.1.2 双液体变焦透镜的原理
    3.2 外加电压对界面形状的影响
        3.2.1 电润湿双液体透镜的工作原理
        3.2.2 Comsol模型的构建和仿真
        3.2.3 面型仿真结果分析
    3.3 液体密度差对界面面型的影响
        3.3.1 双液体透镜界面面型的形状方程
        3.3.2 不同密度差下界面面型公式拟合
        3.3.3 不同密度差下变焦系统的成像分析
    3.4 本章小结
第四章 基于离子液体的双液体透镜面型和成像的分析
    4.1 离子液体对界面面型的影响
        4.1.1 材料的选取和具体参数
        4.1.2 基于Matlab的仿真分析
    4.2 离子液体的双液体透镜成像分析
        4.2.1 液体界面中心曲率半径相同的情况
        4.2.2 系统像面距离相同的情况
        4.2.3 结论
    4.3 双液体变焦透镜的成像优化
        4.3.1 开源计算机视觉库OpenCV简介
        4.3.2 像质优化及分析
    4.4 本章小结
第五章 电润湿液体透镜新型应用的初探
    5.1 一种光阑可调的非球面双液体变焦透镜的装置
    5.2 一种基于双液体透镜的光路选择器
    5.3 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
附录1 程序清单
附录2 攻读硕士学位期间撰写的论文
附录3 攻读硕士学位期间申请的专利
附录4 攻读硕士学位期间参加的科研项目
致谢



本文编号：3826365