电润湿双液体变焦透镜 被引量：15

1

作者 赵瑞 华晓刚 +3 位作者 田志强 刘启超 王评 梁忠诚 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第10期2592-2597,共6页

研制了介电润湿双液体变焦透镜以实现变焦透镜的微型化及无机械部件情况下透镜的自动变焦。基于介电润湿原理制备了双液体变焦透镜。采用CCD图像测量系统,测量了不同电压下透镜的焦距,并与基于高斯光学理论推导的焦距公式进行了比较。然... 研制了介电润湿双液体变焦透镜以实现变焦透镜的微型化及无机械部件情况下透镜的自动变焦。基于介电润湿原理制备了双液体变焦透镜。采用CCD图像测量系统,测量了不同电压下透镜的焦距,并与基于高斯光学理论推导的焦距公式进行了比较。然后,采用COMSOL软件,分析了双液体界面面形随电压的变化,讨论了动力黏度系数对透镜性能的影响。结果表明,随着电压的增大,双液体界面从初始弯向导电盐溶液变为平面继而弯向绝缘油,相应的双液体透镜实现了从凹透镜到凸透镜的转变,临界电压为50V。当电压增大至65V左右时,透镜焦距不再减小。透镜焦距经历了从负到零再到正的变化(-∞,-22.83mm)∪(33.47mm,+∞),基本实现了焦距大范围可调。当动力黏度系数为0.03时,液体透镜的响应时间为0.015s,对应的器件稳定性最佳。 展开更多

关键词 双液体透镜 变焦距透镜 电润湿驱动 COMSOL软件

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基于介电润湿三液体透镜的变焦光学系统的设计与分析 被引量：11

2

作者 赵瑞 马建权 +2 位作者 党智勇 孔梅梅 梁忠诚 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期198-206,共9页

提出了一种基于介电润湿效应的三液体透镜与传统固定透镜组合的三组元结构变焦光学系统.在一、三组元固定不变的情况下,通过移动中间三液体透镜组改变系统焦距,并通过三液体透镜的自变焦特性,确保系统在变焦的同时保持像面位置不变.采... 提出了一种基于介电润湿效应的三液体透镜与传统固定透镜组合的三组元结构变焦光学系统.在一、三组元固定不变的情况下,通过移动中间三液体透镜组改变系统焦距,并通过三液体透镜的自变焦特性,确保系统在变焦的同时保持像面位置不变.采用光焦度高斯括号法求解系统的初始结构参量,利用Zemax光学软件进行系统设计与优化,最后对系统的成像质量进行分析.结果表明:该系统总长22mm,可实现2.7~20.3mm范围内的连续变焦,系统变倍比接近8,在空间频率180lp/mm处调制传递函数值均大于0.4. 展开更多

关键词 变焦光学系统 介电润湿效应 三液体透镜 像质评价 ZEMAX

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介电润湿液体光学棱镜 被引量：8

3

作者 赵瑞 田志强 +2 位作者 刘启超 王评 梁忠诚 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第12期286-291,共6页

为实现光束控制系统的无机械化、快速化和微小化,研制基于介电润湿效应的液体光学棱镜。分析界面形状随电压的变化,推导接触角与两侧工作电压的关系,测量系统对光束的偏转角,讨论接触角饱和及液体折射率对系统控光能力的影响。采用COMSO... 为实现光束控制系统的无机械化、快速化和微小化,研制基于介电润湿效应的液体光学棱镜。分析界面形状随电压的变化,推导接触角与两侧工作电压的关系,测量系统对光束的偏转角,讨论接触角饱和及液体折射率对系统控光能力的影响。采用COMSOL软件仿真研究液体粘性对棱镜性能的影响。结果表明,在不同电压组合下,双液体界面从初始弯曲界面变为与水平方向呈不同倾斜角的平界面,从而实现对入射光束方向的控制和偏转。受电润湿饱和现象的影响,该液体棱镜的偏转范围为-10°^+10°。若选用的液体组合可降低甚至消除接触角饱和,且具有大的折射率比,则系统的控光能力将得到大幅提高。当动力粘度取0.03Pa·s时,系统的响应速度和稳定性能最佳。 展开更多

关键词 光学器件 棱镜 电润湿 偏转

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基于液体变焦透镜的可调光衰减器性能 被引量：5

4

作者 陈陶 梁忠诚 +1 位作者 钱晨 徐宁 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2010年第8期101-107,共7页

设计了一种新型的低成本、小体积的基于变焦液体透镜的可调光衰减器。该器件以具有圆柱状通孔的精密套管为透镜腔,腔内放置两种互不相溶的液体（水/油/水）,腔内液体构成了薄（油）透镜介质;采用导电材料制作的套管作为一个电极,另两个... 设计了一种新型的低成本、小体积的基于变焦液体透镜的可调光衰减器。该器件以具有圆柱状通孔的精密套管为透镜腔,腔内放置两种互不相溶的液体（水/油/水）,腔内液体构成了薄（油）透镜介质;采用导电材料制作的套管作为一个电极,另两个电极则分别是与导电水溶液相接的左右管脚。通过介质上电润湿效应（EWOD）控制导电液体与绝缘油接触面形状,实现透镜焦距的调谐,进而实现单模光纤间耦合光强的调控,达到光的衰减控制目的。理论分析表明,这种光衰减器的衰减范围为0~60 dB,而且具有很好的波长相关损耗特性。 展开更多

关键词 光学器件 可调光衰减器 介质上电润湿 液体变焦透镜

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磁致旋光增强效应与微量样品旋光检测方法 被引量：5

5

作者 梁忠诚 赵瑞 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第8期2221-2224,共4页

微流控光学检测系统的微型化和集成化是微流控技术的发展趋势,微量液体物质的旋光检测也是微流控光学技术的重要研究课题之一。分析了内含磁致旋光介质的旋光反射腔的偏光特性,理论预言这种旋光反射腔具有旋光增强效应,在此基础上提出... 微流控光学检测系统的微型化和集成化是微流控技术的发展趋势,微量液体物质的旋光检测也是微流控光学技术的重要研究课题之一。分析了内含磁致旋光介质的旋光反射腔的偏光特性,理论预言这种旋光反射腔具有旋光增强效应,在此基础上提出了微量样品的旋光增强检测方法和器件设计原理。研究结果表明,该方法可以在小光程限制条件下显著提高磁旋光介质的检测灵敏度。在不考虑样品吸收的情况下,旋光增强法与普通消光法的检测灵敏度之比的极限约为78.5。该方法可以应用于微流控系统的旋光检测以及实现磁旋光仪器的小型化和微型化。 展开更多

关键词 微流控光学技术 法拉第旋光效应 磁旋光增强 微小旋光角检测

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一种基于微流控技术的光开关阵列设计与研制 被引量：4

6

作者 陈陶 梁忠诚 +3 位作者 黄勇林 郑加金 徐宁 钱晨 《光电子．激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第11期1605-1608,共4页

提出一种基于微流控技术的二维电光开关阵列装置,其基本形式为"储气层+波导层+储液层"的结构。通过气压与电润湿效应双重作用实现对光开关单元中液柱高度的控制,从而控制光路中光束的全透射和全反射以实现光的"开"... 提出一种基于微流控技术的二维电光开关阵列装置,其基本形式为"储气层+波导层+储液层"的结构。通过气压与电润湿效应双重作用实现对光开关单元中液柱高度的控制,从而控制光路中光束的全透射和全反射以实现光的"开"和"关"。讨论了光开关的工作电压、插损和响应时间等参数。研制结果表明,该结构具有体积小、结构简单、功耗低、能实现集成化和微型化制作的特点。 展开更多

关键词 微流控光学 电润湿效应 光开关 光开关阵列

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非连续线性啁啾取样布拉格光栅型多信道光纤滤波器的设计 被引量：4

7

作者 涂兴华 刘逢清 徐宁 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第9期1965-1971,共7页

介绍了一种基于取样布拉格光纤光栅获得多信道光纤滤波器的方法。通过设计一种非连续阶梯型啁啾取样的布拉格光栅结构,可以分别实现单个信道宽度为50,100和200GHz的光纤滤波器。光纤滤波器的每个信道的宽度几乎完全相同,具有平顶、峭沿... 介绍了一种基于取样布拉格光纤光栅获得多信道光纤滤波器的方法。通过设计一种非连续阶梯型啁啾取样的布拉格光栅结构,可以分别实现单个信道宽度为50,100和200GHz的光纤滤波器。光纤滤波器的每个信道的宽度几乎完全相同,具有平顶、峭沿和高透射率特点,相邻信道间隔离深度超过28dB,平均插入损失不超过0.1dB,3dB带宽内相位响应起伏在5～30ps。利用介绍的方法制作具有相应非连续线性啁啾系数的全息相位掩模板,易于制作,成本低,重复性好。通过改变相应的光纤光栅参数,可以实现不同信道宽度的,性能稳定、可重复性高的光纤滤波器,在高速光通信系统以及光互连中有着非常好的应用前景。 展开更多

关键词 光纤滤波器 传输矩阵法 非连续啁啾 密集波分复用 取样布拉格光栅

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导电硅橡胶电极片上的介质上电润湿特性 被引量：3

8

作者 梁忠诚 李菁 +3 位作者 信恒杰 杨鹏 陈陶 赵瑞 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2009年第4期146-150,共5页

采用特定的"导电硅橡胶基片/绝缘膜层"微透镜阵列内芯材料,研究其表面的介质上电润湿(EWOD)特性。实验获得了不同绝缘层厚度和相对介电常数下导电液滴接触角随电压变化的图形,得到了不同材料组合的EWOD特性。实验结果表明,导... 采用特定的"导电硅橡胶基片/绝缘膜层"微透镜阵列内芯材料,研究其表面的介质上电润湿(EWOD)特性。实验获得了不同绝缘层厚度和相对介电常数下导电液滴接触角随电压变化的图形,得到了不同材料组合的EWOD特性。实验结果表明,导电液滴接触角的余弦值随电压的增大而增大;在硅橡胶绝缘层厚度不同的情况下,绝缘层厚度与接触角余弦值变化率成反比;在绝缘层相同厚度情况下,硅橡胶绝缘层性能要优于派瑞林绝缘层。相关结论为新型微流控光学变焦透镜阵列器件的设计和研制提供了重要依据。 展开更多

关键词 导电硅橡胶 介质上电润湿 绝缘层参数

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基于分水岭算法的电润湿特性研究

9

作者 李亮亮 梁忠诚 朱亦佳 《光学与光电技术》 2010年第5期28-31,共4页

采用一种改进的分水岭变换算法研究导电液滴在微流控芯片表面介质上电润湿效应,获得了一个单像素宽度、连续的液滴边缘轮廓,得到了导电液滴在芯片表面的接触角随外加电势的变化规律,进而计算了导电液体的表面张力。相关结论为新型微流... 采用一种改进的分水岭变换算法研究导电液滴在微流控芯片表面介质上电润湿效应,获得了一个单像素宽度、连续的液滴边缘轮廓,得到了导电液滴在芯片表面的接触角随外加电势的变化规律,进而计算了导电液体的表面张力。相关结论为新型微流控光学变焦透镜阵列器件的设计和研制提供了依据。 展开更多

关键词 分水岭算法 接触角 电润湿 表面张力

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微流控双稳振荡器光开关

10

作者 吴雯婷 梁忠诚 +2 位作者 仉乐 赵瑞 孔梅梅 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期176-181,共6页

针对光开关集成化、微型化、低能耗的要求,设计了一种微流控双稳振荡器1×2型光开关,其两个输出端口的插入损耗分别为1.03dB和0.18dB.微流控双稳振荡器由对称级联的两个常闭阀构成,光开关由三段嵌入在振荡器输出端的光纤波导构成,... 针对光开关集成化、微型化、低能耗的要求,设计了一种微流控双稳振荡器1×2型光开关,其两个输出端口的插入损耗分别为1.03dB和0.18dB.微流控双稳振荡器由对称级联的两个常闭阀构成,光开关由三段嵌入在振荡器输出端的光纤波导构成,通过改变注射泵驱动微器件中液体流动的速率可以控制光开关的开关周期.利用有限元分析软件对影响开关周期的因素进行了仿真研究.结果表明,当液体的注入流速从0.2mm/s增大到1.0mm/s时,开关周期从1.25s减小到0.26s,周期占空比约为0.5,阀的阈值与开关时间常量呈线性关系.随着常闭阀阀座的增宽,开关周期变长;阀的宽长比增大,开关周期减小;振荡器的不对称设计可以调节周期的占空比.通过调节入口流速和阀的阈值特性,可以设计特定频率的光开关,这为单入多出、多入多出光开关的后续研究提供了依据. 展开更多

关键词 微流控 光开关 仿真 常闭阀 双稳振荡器 阈值特性

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50Hz交流电控制的可变焦液体透镜

11

作者 陈陶 梁忠诚 徐荣青 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2012年第4期72-74,共3页

研究了采用"金属导电基底/Parylene介电层/Teflon疏水层"透镜内芯材料的介电上电润湿(EWOD)特性。实验获得了导电液滴分别在直流电(DC)和50Hz交流电(AC)控制下的接触角随电压变化的曲线。实验结果表明,为达到DC电源控制下的... 研究了采用"金属导电基底/Parylene介电层/Teflon疏水层"透镜内芯材料的介电上电润湿(EWOD)特性。实验获得了导电液滴分别在直流电(DC)和50Hz交流电(AC)控制下的接触角随电压变化的曲线。实验结果表明,为达到DC电源控制下的液滴的EWOD相同效果,使用低频的AC电压应考虑其瞬时最大值而不是有效值(均方根值)。目前已经制作出基于50Hz交流电控制的可变焦液体透镜并进行加电压变焦实验。给出了该液体透镜的焦距与电压之间的变化曲线,实验结果与上述分析一致。 展开更多

关键词 测量 液体变焦透镜 交流电 低频 瞬时最大值

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硅基Ba_(0.7)Sr_(0.3)TiO_3介质层的电润湿效应

12

作者 江博 梁忠诚 陈陶 《金陵科技学院学报》 2010年第1期1-5,共5页

采用特定的"单晶硅基片/Ba0.7Sr0.3TiO3层"微透镜阵列内芯材料,研究其表面的介质上电润湿(EWOD)特性。Ba0.7Sr0.3TiO3是一种钙钛矿结构的铁电体,它具有高的介电常数和低的漏电流特性,其相对介电常数可高达180。通过溶胶——... 采用特定的"单晶硅基片/Ba0.7Sr0.3TiO3层"微透镜阵列内芯材料,研究其表面的介质上电润湿(EWOD)特性。Ba0.7Sr0.3TiO3是一种钙钛矿结构的铁电体,它具有高的介电常数和低的漏电流特性,其相对介电常数可高达180。通过溶胶——凝胶的方法在单晶硅基底上制备了Ba0.7Sr0.3TiO3薄膜,分析对比了不同Ba0.7Sr0.3TiO3薄膜厚度下的电润湿效应。实验结果表明,导电液滴接触角的余弦值随电压的增大而增大;在Ba0.7Sr0.3TiO3厚度不同的情况下Ba0.7Sr0.3TiO3层厚度与接触角余弦值变化率成反比。在绝缘介电层相同厚度情况下,Ba0.7Sr0.3TiO3绝缘介电层的性能要优于派瑞林、氮化硅、二氧化硅绝缘介电层的性能。相关结论验证了Ba0.7Sr0.3TiO3在微透镜阵列中的可行性以及其相对于其它绝缘材料的优越性。 展开更多

关键词 Ba0.7Sr0.3TiO3 电润湿效应 绝缘介电层参数

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