[發(fā)明專(zhuān)利]光束方向沿二個(gè)維度自由可調(diào)的流體微透鏡

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510310653.4
• 申請(qǐng)日: 2015-06-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105044804B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-05-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董文;樂(lè)孜純;孫運(yùn)利
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G02B3/14
• 分類(lèi)號(hào): G02B3/14
• 代理公司: 杭州斯可睿專(zhuān)利事務(wù)所有限公司33241
• 代理人: 王利強(qiáng)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及集成型光學(xué)器件，尤其是一種集成型的聚焦光線方向可調(diào)諧微透鏡。

背景技術(shù)

光束的整形技術(shù)包括了對(duì)光束的聚焦、準(zhǔn)直、偏轉(zhuǎn)、分束、耦合等調(diào)控，通常調(diào)控光學(xué)介質(zhì)的折射率分布就可以方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)入射光束的聚焦、準(zhǔn)直、偏轉(zhuǎn)、分束等控制。近年來(lái)快速發(fā)展的微流控光學(xué)技術(shù)為我們提供了光束整形的新方法，其原理是通過(guò)控制流體流動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)光線微觀尺度的控制(Mao X,Lin SS,Lapsley MI,Shi J,Juluri BK，Tunable liquid gradient refractive index(L-GRIN)lens with two degrees of freedom，Lab.Chip.,9(2009):2050-2058，具有2個(gè)自由度調(diào)節(jié)能力的可調(diào)諧液體漸變折射率透鏡，片上實(shí)驗(yàn)室，9(2009):2050-2058；Yang Y,Liu AQ,Chin LK,Zhang XM,Tsai DP,Lin CL,Lu C,Wang GP,Zheludev NI，Optofluidic waveguide as a transformation optics device for lightwave bending and manipulation，Nat.Commun.，3(2012):651-657，用于光波彎曲和控制的基于光流控波導(dǎo)的轉(zhuǎn)換光學(xué)器件，自然-通信，3(2012):651-657)。鑒于此，微流控技術(shù)和系統(tǒng)可以被引入光束方向沿一個(gè)或多個(gè)維度自由可調(diào)的流體微透鏡的設(shè)計(jì)和制作中。首先利用一種折射率較高的流體在折射率較低的流體中的擴(kuò)散和對(duì)流，形成一種可調(diào)控折射率分布的流體光波導(dǎo)，然后通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)控流體光波導(dǎo)的折射率分布來(lái)調(diào)諧光波在出射端的偏轉(zhuǎn)與聚焦，得到一個(gè)或多個(gè)維度光束偏轉(zhuǎn)與聚焦的效果。

目前尚無(wú)光束方向沿一個(gè)或多個(gè)維度自由可調(diào)的透鏡結(jié)構(gòu)，光束方向的調(diào)節(jié)需要通過(guò)外置的精密機(jī)械結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜、尺寸大，而且也無(wú)法實(shí)現(xiàn)光束方向的連續(xù)動(dòng)態(tài)可調(diào)。難以滿(mǎn)足光電檢測(cè)領(lǐng)域和光傳感領(lǐng)域的迫切需求。為滿(mǎn)足應(yīng)用領(lǐng)域的迫切需求，本發(fā)明提出一種結(jié)合了集成型和可調(diào)諧功能的新型光束方向可調(diào)的微透鏡，即基于流體光波導(dǎo)的光束方向沿二個(gè)維度自由可調(diào)的流體微透鏡。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服已有微透鏡的需要外置精密機(jī)械結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)透鏡光束方向調(diào)諧、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸龐大、制作困難、調(diào)控靈活性差、集成度低的不足，本發(fā)明提供一種可動(dòng)態(tài)調(diào)諧、集成度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作方便、成本低廉的光束方向沿二個(gè)維度自由可調(diào)的流體微透鏡。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：

一種光束方向沿二個(gè)維度自由可調(diào)的流體微透鏡，包括流體光波導(dǎo)、入射激光器、光束接收面，所述流體光波導(dǎo)上開(kāi)有用于承載微流體的流道，所述流道包括一個(gè)芯層流體入口、上下左右四個(gè)包層流體入口、流體微腔和上下兩個(gè)流體出口，左右兩個(gè)包層流體入口以微腔的中心軸線對(duì)稱(chēng)設(shè)置，上下兩個(gè)包層流體入口和上下兩個(gè)流體出口均以微腔的中心軸線對(duì)稱(chēng)設(shè)置，所述芯層流體入口、四個(gè)包層流體入口均與所述流體微腔的入口側(cè)連通，所述流體微腔的出口側(cè)與兩個(gè)流體出口連接，所述入射激光器和光束接收面同軸布置，所述入射激光器和光束接收面的軸線與流體流動(dòng)方向平行且方向一致沿微腔的中心軸線方向，所述芯層流體入口和包層流體入口內(nèi)安裝用以調(diào)節(jié)流體速度的流速調(diào)節(jié)設(shè)備，所述流速調(diào)節(jié)設(shè)備控制芯層流體和包層流體流速以便實(shí)現(xiàn)光束方向沿二個(gè)維度自由可調(diào)的效果；

所述芯層流體和包層流體彼此之間只存在擴(kuò)散和對(duì)流運(yùn)動(dòng)，包層流體環(huán)繞著芯層流體，所述芯層流體和包層流體是具有不同折射率的兩種流體，所述芯層流體和包層流體在流體微腔中流動(dòng)共同構(gòu)成流體光波導(dǎo)。

進(jìn)一步，所述流速調(diào)節(jié)設(shè)備為注入流體的蠕動(dòng)泵。

再進(jìn)一步，所述包層流體折射率高于所述芯層流體折射率。