一种可见光和红外光自适应切换的液体光开关制造技术

本发明专利技术提出了一种可见光和红外光自适应切换的液体光开关，包括：支撑框架、盖板1、盖板2、盖板3、液体通道1、液体通道2、液体通道3、液体通道4、弹性薄膜1、弹性薄膜2、腔室1、腔室2、腔室3和腔室4；其中，腔室1、腔室2、腔室3和腔室4分别注入液体1、液体2，液体2和液体3；液体1仅吸收可见光，液体2可见光和红外光均不吸收，液体3仅吸收红外光。通过调节四个液体通道中的液体体积来控制弹性薄膜的形变程度，在腔室1和腔室4分别形成光通道实现可见光和红外光切换的光开关功能。

A liquid light switch with adaptive switching of visible light and infrared light

【技术实现步骤摘要】
一种可见光和红外光自适应切换的液体光开关一、
本专利技术涉及一种光开关技术，更具体地说，本专利技术涉及一种可见光和红外光自适应切换的液体光开关技术。二、
技术介绍
光开关是在光路中起通断作用的器件，在光纤通信、可变光衰减器、自适应光圈以及微显示器领域有着广泛的应用。传统的光开关主要有波导和机械两种控制方式。波导光开关的开关速度可以达到亚毫秒量级，而且体积小、易于集成，但是它在插损、消光比和偏振敏感度等指标上比较差；机械光开关的优点是插损低、设计简单、成本低廉，然而设备的体积较大，不适合大规模集成。随着光电集成技术的进步，光开关的技术也得到了长足的发展，微机电光开关、液晶光开关、喷墨气泡光开关和全息光栅开关等新型光开关得到了工业界的广泛关注。基于微机电系统(MEMS)的光开关是通过控制微镜发生机械转动来改变输入光的传播方向，其在损耗和拓展性方面都要优于其他类型的光开关。然而，由于复杂的驱动方式，它的可靠性存在一定的缺陷，且成本较高。液晶光开关是先把输入光分为两路偏振光，通过电压驱动液晶的变化来改变这两路偏振光的偏振状态，从而实现了光开关功能。与上述类型的光开关器件相比，液体光开关内部不需要移动的固体元件，因此，它具有成本低、易于加工等优点。液体光开关可分为机械式与非机械式两种。非机械式光开关一般是基于电湿润效应和介电力效应来实现。基于电湿润效应的光开关对工作电压要求很高，这既会影响器件的使用寿命，也会产生安全问题。基于介电力效应的光开关由于介电力本身比较微弱，导致基于介电力效应的光开关尺寸较小，实际应用受到很大限制。此外，目前液体光开关大多都只适用于可见光，可见光和红外光自适应切换的液体光开关更是鲜有报道。三、
技术实现思路
本专利技术提出一种可见光和红外光自适应切换的液体光开关。如附图1所示，该液体光开关包括支撑框架、盖板1、盖板2、盖板3、液体通道1、液体通道2、液体通道3、液体通道4、弹性薄膜1、弹性薄膜2、腔室1、腔室2、腔室3和腔室4。其中，腔室1、腔室2、腔室3和腔室4分别注入液体1、液体2，液体2和液体3；腔室1和腔室2之间有一圆孔，用以装配弹性薄膜1；腔室3和腔室4之间有一圆孔，用以装配弹性薄膜2；液体1仅吸收可见光，液体2可见光和红外光均不吸收，液体3仅吸收红外光；液体通道1和液体通道2为进水口，功能是调节腔室2和腔室3中液体2的体积，分别使弹性薄膜1和弹性薄膜2发生形变；液体通道3和液体通道4为出水口，是排出的液体1和液体3的通道。将支撑框架、盖板1、盖板2、盖板3、弹性薄膜1、弹性薄膜2依次粘合，再向各个腔室注入相应液体，完成装配。本专利技术的一种可见光和红外光自适应切换的液体光开关，初始状态如附图1所示，四个腔室均注满对应的液体，弹性薄膜1和弹性薄膜2未发生任何形变，可见光和红外光均被吸收，此时为可见光关、红外光关状态；如附图2所示，当用注射器将液体2注入到腔室2中时，弹性薄膜1被驱动，弹性薄膜的形状和高度也随之改变，直至弹性薄膜1接触到盖板1，可见光的光通道打开，红外光的光通道关闭，此时为可见光开、红外光关状态；如附图3所示，当用注射器将液体2注入到腔室3中时，弹性薄膜2被驱动，弹性薄膜的形状和高度也随之改变，直至弹性薄膜2接触到盖板2，可见光的光通道关闭，红外光的光通道打开，此时为可见光关、红外光开状态；如附图4所示，当同时用注射器将液体2注入到腔室2和腔室3中时，弹性薄膜1和弹性薄膜2被驱动，弹性薄膜的形状和高度也随之改变，直至弹性薄膜1接触到盖板1，弹性薄膜2接触到盖板2，可见光和红外光的光通道均打开，此时为可见光开、红外光开状态。优选地，液体1为黑色染料和纯净水的混合物，液体2为纯净水，液体3为丙三醇。优选地，弹性薄膜1可承受的最大凸起高度h1大于腔室1的高度H1；弹性薄膜2可承受的最大凸起高度h2大于腔室4的高度H2。四、附图说明附图1为本专利技术的液体光开关处于可见光关、红外光关状态的示意图。附图2为本专利技术的液体光开关处于可见光开、红外光关状态的示意图。附图3为本专利技术的液体光开关处于可见光关、红外光开状态的示意图。附图4为本专利技术的液体光开关处于可见光开、红外光开状态的示意图。附图5为实施例中液体光开关处于可见光开关状态的效果图。(a)可见光开效果图；(b)可见光关效果图。附图6为实施例中液体光开关处于红外光开关状态的归一化光强效果图。上述各附图中的图示标号为：(1)支撑框架、(2)盖板1、(3)盖板2、(4)盖板3、(5)液体通道1、(6)液体通道2、(7)液体通道3、(8)液体通道4、(9)弹性薄膜1、(10)弹性薄膜2、(11)腔室1、(12)腔室2、(13)腔室3、(14)腔室4。应该理解上述附图只是示意性的，并没有按比例绘制。五、具体实施方式下面详细说明本专利技术提出的一种可见光和红外光自适应切换的液体光开关的实施例，对本专利技术进行进一步的描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于本专利技术做进一步的说明，不能理解为对本专利技术保护范围的限制，该领域技术熟练人员根据上述
技术实现思路
对本专利技术做出一些非本质的改进和调整，仍属于本专利技术的保护范围。本专利技术的一个实例为，一种可见光和红外光自适应切换的液体光开关包括支撑框架、盖板1、盖板2、盖板3、液体通道1、液体通道2、液体通道3、液体通道4、弹性薄膜1、弹性薄膜2、腔室1、腔室2、腔室3和腔室4。其中，腔室1、腔室2、腔室3和腔室4分别注入液体1、液体2，液体2和液体3；腔室1和腔室2之间有一圆孔，用以装配弹性薄膜1；腔室3和腔室4之间有一圆孔，用以装配弹性薄膜2；液体1仅吸收可见光不吸收红外光，液体2可见光和红外光均不吸收，液体3仅吸收红外光不吸收可见光。其中，支撑框架尺寸为30.0mm×30.0mm×10.0mm，由光敏树脂用3D打印机制作。盖板1和盖板2尺寸均为30.0mm×30.0mm×1.0mm，腔室1和腔室2之间圆孔直径为12mm，腔室3和腔室4之间圆孔直径为12mm，4个液体通道横截面均为直径1mm，2个弹性薄膜均为厚度200μm的有机硅透明薄膜，液体1为黑色墨水和纯净水的混合溶液，液体2为纯净水，液体3为丙三醇，红外光为1550nm的光纤激光。当向腔室2注纯净水直至弹性薄膜1接触到盖板1，此时为可见光开关效果，如附图5所示，附图5(a)为可见光开状态，附图5(b)为可见光关状态；当向腔室3注纯净水直至弹性薄膜2接触到盖板3，此时为红外光开效果，用红外探测器测量的归一化红外光强如图6所示。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可见光和红外光自适应切换的液体光开关，包括：支撑框架、盖板1、盖板2、盖板3、液体通道1、液体通道2、液体通道3、液体通道4、弹性薄膜1、弹性薄膜2、腔室1、腔室2、腔室3和腔室4；其中，腔室1、腔室2、腔室3和腔室4分别注入液体1、液体2，液体2和液体3；腔室1和腔室2之间有一圆孔，用以装配弹性薄膜1；腔室3和腔室4之间有一圆孔，用以装配弹性薄膜2；液体1仅吸收可见光，液体2可见光和红外光均不吸收，液体3仅吸收红外光；液体通道1和液体通道2为进水口，功能是调节腔室2和腔室3中液体2的体积，分别使弹性薄膜1和弹性薄膜2发生形变；液体通道3和液体通道4为出水口，是排出的液体1和液体3的通道。/n

【技术特征摘要】
1.一种可见光和红外光自适应切换的液体光开关，包括：支撑框架、盖板1、盖板2、盖板3、液体通道1、液体通道2、液体通道3、液体通道4、弹性薄膜1、弹性薄膜2、腔室1、腔室2、腔室3和腔室4；其中，腔室1、腔室2、腔室3和腔室4分别注入液体1、液体2，液体2和液体3；腔室1和腔室2之间有一圆孔，用以装配弹性薄膜1；腔室3和腔室4之间有一圆孔，用以装配弹性薄膜2；液体1仅吸收可见光，液体2可见光和红外光均不吸收，液体3仅吸收红外光；液体通道1和液体通道2为进水口，功能是调节腔室2和腔室3中液体2的体积，分别使弹性薄膜1和弹性薄膜2发生形变；液体通道3和液体通道4为出水口，是排出的液体1和液体3的通道。


2.根据权利要求1所述的一种可见光和红外光自适应切换的液体光开关，其特征在于，初始状态时，四个腔室均注满对应的液体，弹性薄膜1和弹性薄膜2未发生任何形变，可见光和红外光均被吸收，此时为可见光关、红外光关状态；当用注射器将液体2注入到腔室2中时，弹性薄膜1被驱动，弹性薄膜的形状...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘超，王琼华，王迪，王光旭，江钊，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11