基于微流控芯片的液体双透镜组构建方法技术

一种基于微流控芯片的液体双透镜组构建方法，涉及光学器件技术领域，所解决的是现有技术调节范围小的技术问题。该方法选取两种折射率相异且不相溶的流体，使该两种流体以层流形式一起流过同一个透镜腔，并使该两种流体在透镜腔内形成两层低折射率流体之间夹一层高折射率流体的三层结构，使得该三层结构共同构建成透镜组，并通过控制两种流体的流速比来控制高折射率流体与低折射率流体的分界面的曲率，使得透镜组呈现所需的工作形态。本发明专利技术提供的方法，能实现对光束会聚、准直、发散连续可调。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光学器件技术，特别是涉及一种基于微流控芯片的液体双透镜组构建方法的技术。
技术介绍
变焦透镜是手机摄像镜头、显微镜、照相机、医学内窥镜等光学系统中的关键组件。传统的变焦镜头一般由马达机械驱动，通过改变透镜之间的距离来实现变焦功能，但此类变焦装置大多成本较高，变焦速度慢，且很难微型化，无法应用在微纳米光学和生物学领域。为了克服上述缺陷，有些文献中提出了基于微流控芯片的液体单透镜，这种液体单透镜是在透镜腔中注入液体，利用液体实现透镜的功能，并且可以通过外加电压改变液滴的形状，进而改变其焦距，具有功耗低，变焦灵活，加工容易等特点，在光学、生物、化学、医学、流体、电子、材料、机械等领域有着重要的作用。但是，现有的基于微流控芯片的液体单透镜调节范围有限，不能实现对光束会聚、准直、发散的连续可调。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种调节范围广，能实现对光束会聚、准直、发散连续可调的基于微流控芯片的液体双透镜组构建方法。为了解决上述技术问题，本专利技术所提供的一种基于微流控芯片的液体双透镜组构建方法，其特征在于：选取两种折射率相异且不相溶的流体，使该两种流体以层流形式一起流过同一个透镜腔，并使该两种流体在透镜腔内形成两层低折射率流体之间夹一层高折射率流体的三层结构，使得该三层结构共同构建成透镜组，并通过控制两种流体的流速比来控制高折射率流体与低折射率流体的分界面的曲率，使得透镜组呈现所需的工作形态。本专利技术提供的基于微流控芯片的液体双透镜组构建方法，通过调节两种不同折射率流体的流速，能改变两种流体的分界面的曲率，从而改变透镜组的几何形状，实现焦距的调节，使高折射率的流体能在双凸透镜形态、平凸透镜形态、凹凸透镜形态之间转换，从而能实现光束连续变焦，能实现对光束会聚、准直、发散连续可调，具有调节范围广的特点。附图说明图1是本专利技术实施例的基于微流控芯片的液体双透镜组构建方法中的透镜腔的结构示意图；图2是本专利技术实施例的基于微流控芯片的液体双透镜组构建方法中，采用酒精与硅油构建的透镜组的流速比与焦距的关系图。具体实施方式以下结合附图说明对本专利技术的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本专利技术，凡是采用本专利技术的相似结构及其相似变化，均应列入本专利技术的保护范围，本专利技术中的顿号均表示和的关系。本专利技术实施例所提供的一种基于微流控芯片的液体双透镜组构建方法，其特征在于：选取两种折射率相异且不相溶的流体，使该两种流体以层流形式一起流过同一个透镜腔，并使该两种流体在透镜腔内形成两层低折射率流体之间夹一层高折射率流体的三层结构（即，将低折射率流体作为高折射率流体的包层），使得该三层结构共同构建成透镜组，并通过控制两种流体的流速比来控制高折射率流体与低折射率流体的分界面的曲率，使得透镜组呈现所需的工作形态。本专利技术实施例中，通过控制两种流体的流速比来控制高折射率流体与低折射率流体的分界面的曲率，可以使透镜组呈现三种工作形态，该三种工作形态分别为会聚透镜形态、准直透镜形态、发散透镜形态。如图1所示，本专利技术实施例中，所述透镜腔1开设有两个注液口21、22、两个出液口31、32及两个通气口41、42，两种折射率相异且不相溶的流体（比如酒精、硅油）分别从两个注液口21、22流入透镜腔1，并以层流的形式经过透镜腔1，再从两个出液口31、32流出，从而在透镜腔1内形成液体界面，当流体进入透镜腔1时，两个通气口41、42用于排出透镜腔中原有的空气，当透镜腔1内充满流体后，两个通气口41、42被封闭，当入射光束通过透镜腔时，光束在两种流体产生的分界面处发生折射，由于两种流体相互的压强不同，调节两种流体的流速比可以使透镜腔内两种流体的分界面曲率会发生变化，使得高折射率流体的形态在双凸透镜、平凸透镜、凹凸透镜之间的转换，透镜组也随之可以在会聚透镜形态、准直透镜形态、发散透镜形态这三种工作形态之间转换，透镜组呈现会聚透镜形态时，可使入射光束经透镜组后实现会聚，透镜组呈现准直透镜形态时，可使入射光束经透镜组后实现准直，透镜组呈现发散透镜形态时，可使入射光束经透镜组后实现发散；透镜腔1的注液管道为分流对称设计，使得分流流体的流速一致，以避免产生压力不均的现象，在液体进入透镜腔时通气口41、42排出透镜腔中的空气，使得透镜组的曲面能平滑的过度。图2是本专利技术实施例的基于微流控芯片的液体双透镜组构建方法中，采用酒精与硅油构建的透镜组的流速比与焦距的关系图，图2中的横轴为流速比数值轴，该轴的值为酒精流速/硅油流速，图2中的竖轴为透镜组的焦距数值轴，图2中的虚线S1为准直线，虚线S1的左侧区域为会聚区域，虚线S1的右侧区域为发散区域；当酒精流速/硅油流速的值小于虚线S1所在位置的值时，该透镜组呈现会聚透镜形态（双凸透镜），当酒精流速/硅油流速的值达到虚线S1所在位置的值时，该透镜组呈现准直透镜形态（双凸透镜），当酒精流速/硅油流速的值大于虚线S1所在位置的值时，该透镜组呈现发散透镜形态（凹凸透镜）。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于微流控芯片的液体双透镜组构建方法，其特征在于：选取两种折射率相异且不相溶的流体，使该两种流体以层流形式一起流过同一个透镜腔，并使该两种流体在透镜腔内形成两层低折射率流体之间夹一层高折射率流体的三层结构，使得该三层结构共同构建成透镜组，并通过控制两种流体的流速比来控制高折射率流体与低折射率流体的分界面的曲率，使得透镜组呈现所需的工作形态。

【技术特征摘要】
1.一种基于微流控芯片的液体双透镜组构建方法，其特征在于：选取两种折射率相异且不相溶的流体，使该两种流体以层流形式一起流过同一个透镜腔，并使该两种流体在透镜腔内形成两层低折射率流体之...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴博，卓然，方朝龙，张大伟，黄元申，王琦，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：上海;31