[發明專利]一種基于電潤濕驅動的反射鏡式光導航器件及方法

有效

• 申請號: 201811542822.7
• 申請日: 2018-12-17
• 公開（公告）號: CN109445092B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 劉超;李世隆;聶仲泉;田彥婷;翟愛平
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: G02B26/00
• 分類號: G02B26/00
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 任林芳

本發明一種基于電潤濕驅動的反射鏡式光導航器件及方法，屬于光束導航與探測技術領域；提供了導航角度大、光束形變小、響應速度快、體積小且制作簡單的光導航器件；技術方案為：該器件包括一個頂端具有開孔的容器、環形圈和反射鏡，開孔與環形圈密封相連，在環形圈旁邊固定有一個基座，反射鏡的底部中心與基座鉸接，反射鏡的一側放置在環形圈上，容器的腔體底部嵌入第一、第二、第三ITO電極，ITO電極的上表面涂有介質層，在第一、第三ITO電極上方注入第二液體，在第二ITO電極的上方注入第一液體，在第一液體上覆蓋有液體薄膜，當同時外加電壓于ITO電極時，由于電潤濕效應，液體薄膜推動反射鏡使其發生傾斜并形成一定的傾斜角。

技術領域

本發明涉及一種基于電潤濕驅動的反射鏡式光導航器件及方法，屬于光束導航與探測技術領域。

背景技術

光導航在空間光通信、雷達探測和太陽能電池方面有著廣泛應用。目前，國內外的研究者主要通過以下三種方式制作該種器件：第一，直接控制反射鏡或反射薄膜。第二，設計具有自適應功能的棱鏡。第三，基于液晶和光柵組合的器件。這三種方式各有利弊：直接控制反射鏡或反射薄膜是利用機械方式時序地調整反射鏡或反射薄膜的角度，該種器件機械穩定性好，但是器件體積較大，且需要外部驅動系統，因而整個器件系統復雜、功耗高、價格昂貴；設計具有自適應功能的棱鏡主要是通過改變棱鏡的頂角大小來實現光導航，該種器件的優點是響應速度快、導航探測角度大。但是由于采用了棱鏡結構，必然會帶來散射問題，即當光束通過器件后，光斑會發生扭曲形變，嚴重影響器件性能。基于液晶和光柵組合的器件，主流的制作方法是將光學底板安裝在具有周期性的光柵結構中，該種器件體積小、操作靈活且響應速度快。但由于采用液晶結構，邊緣場效應會限制其衍射效率和最大探測角度。

發明內容

本發明涉及一種基于電潤濕驅動的反射鏡式光導航器件及方法，克服了現有技術存在的不足，提供了一種導航角度大、光束形變小、響應速度快、體積小且制作簡單的光導航器件及方法。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：一種基于電潤濕驅動的反射鏡式光導航器件，包括一個頂端具有開孔的容器、環形圈和反射鏡，開孔與環形圈密封相連，在環形圈旁邊固定有一個基座，反射鏡的底部中心與基座鉸接，反射鏡的一側放置在環形圈上，容器的腔體底部嵌入有第一、第二、第三ITO電極，ITO電極的上表面涂有介質層，在第一、第三ITO電極上方注入第二液體，在第二ITO電極的上方注入第一液體，在第一液體上覆蓋有液體薄膜，當同時外加電壓于ITO電極時，由于電潤濕效應，液體薄膜推動反射鏡使其發生傾斜并形成一定的傾斜角。進一步，所述第一液體和所述第二液體互不相溶，所述第一液體為非導電液體，所述第二液體為導電液體，所述液體薄膜與所述第一液體互不相溶。

進一步，所述基座的頂部和所述環形圈的頂部位于同一水平面上。

進一步，所述介質層包括疏水層和絕緣層，絕緣層位于疏水層的下方。

進一步，所述第一液體和所述第二液體的密度相同。

進一步，所述第一ITO電極和所述第二ITO電極的尺寸相同。

一種基于電潤濕驅動的反射鏡式光導航方法，包括以下步驟：

S1.在容器的底部嵌入第一、第二、第三ITO電極，在ITO電極上旋涂上介質層；

S2.在容器的開孔處安裝環形圈，向容器中依次注入適量的第二液體和第一液體，使第二液體和第一液體盛滿容器的腔體且第二液體處在腔體的兩側；

S3.在環形圈注入液體，形成液體薄膜；

S4.在容器的上表面安裝基座，將反射鏡鉸接在基座上，使反射鏡能夠水平的放置在環形圈上；

S5.在第一ITO電極、第三ITO電極外加電壓，第二ITO電極接地，由于電潤濕效應，腔體內兩側的第二液體會向中間涌動，擠壓第一液體，使液體薄膜向上發生形變，推動反射鏡形成傾斜角；當入射光束照射在反射鏡上時，實現光束導航。