基于PDMS基片的可变焦柱透镜
基于介质上电润湿的钳制式液体变焦透镜
基于介质上电润湿的钳制式液体变焦透镜康明;欧阳帆;吴建刚;孙凯歌;岳瑞峰;刘理天【期刊名称】《传感技术学报》【年(卷),期】2008(21)4【摘要】提出了一种基于介质上电润湿(EWOD)的新型液体变焦透镜结构并研制出样机.它由一个依次覆盖有氧化铟锡(ITO)透明导电薄膜及疏水介质膜的玻璃下极板、悬浮于其上方的一个中空金属环、以及作为透镜的去离子水滴组成.通过改变施加于ITO电极与金属环之间的电压大小,就能调控水滴的曲率,从而实现对透镜焦距的调节.实验结果表明,在0～40 V电压范围内,该透镜样机的焦距调节范围为8.51 mm至55.9 mm,可实现对2.0 cm至无穷远处物体的聚焦.【总页数】4页(P652-655)【作者】康明;欧阳帆;吴建刚;孙凯歌;岳瑞峰;刘理天【作者单位】清华大学微电子学研究所,北京,100084;清华大学微电子学研究所,北京,100084;清华大学微电子学研究所,北京,100084;清华大学微电子学研究所,北京,100084;清华大学微电子学研究所,北京,100084;清华大学微电子学研究所,北京,100084【正文语种】中文【中图分类】TN942.21【相关文献】1.基于离子液体介质上电润湿效应的光学棱镜阵列的设计 [J], 孙玮苑;秦梅;夏娜2.基于介质上电润湿的平面可变焦液体微透镜 [J], 欧阳帆;吴建刚;康明;岳瑞峰;刘理天3.基于介质上电润湿的平面可变焦液体微透镜 [J], 欧阳帆;吴建刚;康明;岳瑞峰;刘理天4.基于介质电润湿的液体变焦透镜专利技术综述 [J], 毛洁;付宁5.基于介电润湿三液体透镜的变焦光学系统的设计与分析 [J], 赵瑞;马建权;党智勇;孔梅梅;梁忠诚因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
5 % 二苯基-95 % 二甲基聚硅氧烷色谱柱
5 % 二苯基-95 % 二甲基聚硅氧烷色谱柱二苯基-二甲基聚硅氧烷（简称：BPDMS）是一种常用的色谱柱填充物。
它由5%二苯基-95%二甲基聚硅氧烷组成。
本文将就BPDMS色谱柱的特性、应用、优势以及相关技术进展进行展开探讨。
首先，BPDMS色谱柱具有良好的化学稳定性。
这意味着BPDMS在各种强酸、强碱和有机溶剂等恶劣条件下具有出色的耐受性。
这使得它成为分离和分析化学样品的一种理想选择。
它广泛应用在药物分析、环境分析和食品安全领域等。
其次，BPDMS色谱柱具有较高的分离效果。
由于BPDMS具有较高的表面活性，它能够有效地吸附和分离化学样品中的目标分子。
它特别适用于极性化合物的分离。
此外，BPDMS色谱柱还具有较高的分离效率和分辨率，能够提供清晰的峰形和准确的定量结果。
第三，BPDMS色谱柱操作简便，适用于不同的分析技术。
BPDMS色谱柱可与气相色谱（GC）、液相色谱（HPLC）以及毛细管色谱（CE）等多种分析技术配套使用。
这使得BPDMS成为一种非常灵活和多功能的分析工具，能够满足不同领域的需求。
然而，虽然BPDMS色谱柱具有良好的分离性能，但它也存在一些局限性和挑战。
首先，BPDMS色谱柱对于高沸点或无挥发性的化合物分离能力较差。
其次，BPDMS色谱柱对一些热敏感物质存在一定的风险，因为高温可能造成填充物表面的硅氧烷分子的裂解。
因此，在应用BPDMS色谱柱时，需要根据具体需求和分析要求进行选择和优化。
总之，BPDMS色谱柱作为一种重要的色谱柱填充物，在分离和分析化学领域中发挥着重要作用。
其优点包括良好的化学稳定性、较高的分离效果和广泛的适用性。
然而，需要注意的是，选择和使用BPDMS色谱柱时应考虑到其局限性和技术要求。
近年来，针对BPDMS色谱柱的研究也有了一些新的进展。
例如，研究人员利用纳米材料修饰的BPDMS色谱柱，提高了其分离效能和灵敏度，从而更好地满足高效分离和分析的需求。
此外，还有研究探索了BPDMS色谱柱在手性分离和化学反应监测中的应用潜力。
基于PB相位的等离子体超透镜设计
新技术新工艺2020年第8期基于PB相位的等离子体超透镜设计#夏习成，姚赞(中国科学技术大学精密机械与精密仪器系，安徽合肥230027)摘要：相较于传统光学透镜，超透镜具有对光的可操纵性强、设计灵活和易于集成化等众多优点。
然而基于电介质的超透镜需要亚波长尺度的高深宽比结构，对加工技术要求十分苛刻&提出了一种基于PB相位的等离子体超透镜设计方式,通过控制结构单元光轴方向可以实现对圆偏振光的调控，设计中采用的在金膜上刻蚀矩形孔的方式可以大大降低对加工条件的要求。
基于时域有限差分(FDTD)的仿真计算表明，超透镜的焦距与设计值偏差约为2.5%，焦点半高宽(FWHM)与衍射极限偏差约为2.7%，具有较好的吻合度。
关键词：超表面；超透镜；相位调控；PB相位；时域有限差分；圆偏振光中图分类号:TH74文献标志码:ADesign of Plasma Metalens Based on PB PhaseXIA Xicheng,YAO Zan(Department of Precision Machinery and Instrumentation,University of Science and Technology of China,Hefei230027 ,China) Abstract:Compared with traditional optical lens,the metalens had many advantages such as strong maneuverability to light ,flexible design,easy integration and so on.However,dielectric-based metalens required a high aspect ratio structure atthesub-wavelengthscale whichdemandedhighprocessingtechnology APBphase-basedplasmametalensdesignmethod wasproposed bycontro l ingthedirectionoftheopticalaxisofthestructuralunit itwaspossibletoadjustthephaseofthe circularly polarized light,the method of etching rectangular holes in the gold film used in this design could greatly reduce pDocessingDequiDements.The simulation calculation based on finite di f eDence in time domain(FDTD)showed that the devi-ationofthefocallengthofthemetalensfDomthedesignvaluewasabout2.5%and the deviation between the FWHM with thedi D actionlimitwasabout2.7%ithadagoodagDeement.Keywords:metasuDface metalens phasecontDol PBphase finitedi f eDenceintimedomain ciDculaDlypolaDizedlight传统的聚焦透镜对光线的调控依赖于沿着光路的相位积累,因此会受到自然材料折射率的限制’此外,对制造工艺的要求也会很高,想要加工高精度的透镜十分困难’超表面的优越特性吸引了国内外学者的极大兴趣,其概念最早由Yu等提出，他们提出了一种V形纳米天线组成的超表面山，通过改变天线的开口方向可以实现对圆偏振光的调控,并提出了广义斯涅尔定律来解释。
【国家自然科学基金】_玻璃毛细管_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140731
推荐指数 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2010年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27
2013年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8
科研热词 血管生成抑制剂 玻璃毛细管 王不留行提取物 液体折射率 急性毒性 小鼠 变焦柱透镜 pdms基片
推荐指数 1 1 1 1 1 1 1 1
2012年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
科研热词 推荐指数 玻璃毛细管 2 折射率测量 2 高电荷态离子 1 胚胎纹状体神经元 1 绿色荧光蛋白 1 精度 1 离子束聚焦 1 神经微移植 1 熔石英玻璃 1 焦点法 1 热熔焊接 1 激光技术 1 测量 1 毛细管成像法 1 横向放大率 1 微量液体 1 兴奋毒Βιβλιοθήκη 纹状体毁损模型 1 co2激光 1
2008年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
科研热词 表面模 空芯光子带隙光纤 损耗 微流控芯片 全矢量有限元法 光纤光学 光子带隙 钠硼硅玻璃 读数显微镜 视网膜切片 纳米尺寸效应 碳纳米管 电极材料 电化学生物传感器 生化分析仪 玻璃芯片 玻璃毛细管 物理化学性能 激光诱导荧光检测 溶胶-凝胶 毛细管电泳 折射率测量 微量液体 微细电解加工 微电极 干燥机理 大鼠 多巴胺 化学研究 全细胞膜片钳 l-钙通道电流
推荐指数 2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第６卷第３期
２０１３年６月
中国光学
Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｏｐｔｉｃｓ
Ｖｏｌ＿６ Ｎｏ．３
Ｊｕｎｅ ２０１３
文章编号１６７４－２９１５（２０１３）０３－０３６５－０６
基于ＰＤＭＳ基片的可变焦柱透镜
孟伟东，孙丽存，李 强，普小云
（云南大学物理科学技术学院，云南昆明６５００９１）
摘要：设计并制作了一种基于聚二甲基硅氧烷（Ｐｏ１ｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌ０ｘａｎｅ，ＰＤＭＳ）基片的可变焦微型柱透镜。这种柱透镜主要
由一根埋入ＰＤＭＳ基片中的玻璃毛细管构成，通过选择毛细管内液体的折射率实现变焦功能。液体折射率为１．４５１ ８—
１．５５０ ２时，柱透镜焦距可由２１．３６９ ｉＴｌｍ减小到３．３６２ ｍｍ，变焦倍数达到６．４倍。用散射光成像方法观察并拍摄了平行
光通过这种可变焦柱透镜后的光线轨迹图；用ＺＥＭＡＸ光学设计软件摸拟了成像过程，模拟结果和实验图像相符；用高
斯光学的逐次成像方法推导出了这种柱透镜的焦距公式，焦距的计算结果和实验以及模拟结果吻合。ＰＤＭＳ基片中可
变焦微型柱透镜的成功制作，为“芯片上的实验室”提供了一种重要的光学成像元件。
关键词：ＰＤＭＳ基片；变焦柱透镜；玻璃毛细管；液体折射率
中图分类号：ＴＨ７０３ 文献标识码：Ａ ｄｏｉ：１０．３７８８／ＣＯ．２０１３０６０３．０３６５
Ｖａｒｉａｂｌｅ－ｆｏｃｕｓ ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ ｌｅｎｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ａ ＰＤＭＳ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ
ＭＥＮＧ Ｗｅｉ—ｄｏｎｇ，ＳＵＮ Ｌｉ—ｃｕｎ，ＬＩ Ｑｉａｎｇ，Ｐｕ Ｘｉａｏ－ｙｕｎ
（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆＰｈｙｓｉｃｓ，Ｙｕｎｎａｎ Ｕｎｉｖｅ￣ｉｔｙ，Ｋｕｎｍｉｎｇ ６５００９１，Ｃｈｉｒｉａ）
：ｆ＝Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ａｕｔｈｏｒ，Ｅ—ｍａｉｌ：ｘｙｐｕ＠１６３．ｃｏｒｎ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｖａｒｉａｂｌｅ－ｆｏｃｕｓ ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ ｌｅｎｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ａ Ｐ０ｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉ１ｏｘａｎｅ（ＰＤＭＳ）ｃｈｉｐ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ａｎｄ
ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｃｏｍｐｏｓｅｄ ｍａｉｎｌｙ ｂｙ ａ ｇｌａｓｓ ｃａｐｉｌｌａｒｙ ｅｍｂｅｄｄｅｄ ｉｎ ａ ｓｏｆｔ ＰＤＭＳ ｃｈｉｐ，ａｎｄ ｔｈｅ ｆｏｃａｌ ｌｅｎｇｔｈ
ｖａｒｉｅｓ ｂｙ ｓｅｌｅｃｔｉｎｇ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｌｉｑｕｉｄｓ ｆｉｌｌｅｄ ｉｎｔｏ ｔｈｅ ｇｌａｓｓ ｃａｐｉｌｌａｒｙ．Ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ ｉｎｄｅｘ ｏｆ ｌｉｑｕｉｄ ｃｈａｎｇｅｓ
ｉｎ ｔｈｅ ｒａｎｇｅ ｏｆ １．４５１ ８ ｔｏ １．５５０ ２，ｔｈｅ ｆｏｃａｌ ｌｅｎｇｔｈ ｖａｒｉｅｓ ｆｒｏｍ ２１．３６９ ｔｏ ３．３６２ ｍｍ，ｗｈｉｃｈ ｒｅａｃｈｅｓ ａ ６．４×
ｚｏｏｍ ｒａｔｉｏ．Ｗｉｔｈ ｌｉｇｈｔ－ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ ｉｍａｇｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅ ｒａｙ ｔｒａｃｅｓ ｏｆ ｐａｒａｌｌｅｌ ｌｉｇｈｔ ｐａｓｓｉｎｇ ｔｈｒｏｕｇｈ ｖａｒｉｏｕｓ ｌｅｎｓｅｓ
ａｒｅ ｖｉｅｗｅｄ ａｎｄ ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｅｄ．Ｔｈｅ ｉｍａｇｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ ａｒｅ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ＺＥＭＡＸ ｏｐｔｉｃａｌ ｄｅｓｉｇｎ ｓｏｆｔ－
ｗａｒｅ，ａｎｄ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｒｅ ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｓ．Ｔｈｅ ｆｏｃａｌ ｌｅｎｇｔｈ ｆｏｒｍｕｌａ ｏｆ ａ
ｇｌａｓｓ ｃａｐｉｌｌａｒｙ ｂｕｒｉｅｄ ｉｎ ＰＤＭＳ ｃｈｉｐ ｉｓ ｄｅｒｉｖｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ Ｇａｕｓｓｉａｎ ｏｐｔｉｃａｌ ｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅ ｉｍａｇｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ，ａｎｄ ｉｓ
ｖｅｒｉｆｉｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ．Ｔｈｅ ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌ ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｖａｒｉａｂｌｅ－ｆｏｃｕｓ ｃｙ—
ｌｉｎｄｒｉｃａｌ ｌｅｎｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＰＤＭＳ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｏｐｔｉｃａｌ ｉｍａｇｉｎｇ ｅｌｅｍｅｎｔ ｆｏｒ“ｌａｂ ｏｎ ａ ｃｈｉｐ”．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＰＤＭＳ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ；ｖａｒｉａｂｌｅ—ｆｏｃｕｓ ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ ｌｅｎｓ；ｇｌａｓｓ ｃａｐｉｌｌａｒｙ；ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ ｉｎｄｅｘ ｏｆ ｌｉｑｕｉｄ
收稿日期：２０１２－１２—１６：修订日期：２０１３－０２．１８
基金项目：国家自然科学基金资助项目（Ｎｏ．１１１６４０３３）；云南省应用基础研究基金资助项目（Ｎｏ．２０１１ＦＡ００６）；云南
省高校科技创新团队支持计划资助项目（Ｎｏ．Ｘ３１１１００４）
３６６ 中国光学 第６卷
１ 引 言
随着光学技术的蓬勃发展，光学器件的集成
化、微型化以及光学参数的可调化已成为现代光
学技术发展的主要方向之一¨。』。而传统光学器
件存在体积大、可调性和稳定性差等缺陷，已无法 满足现代光学系统向微型化与集成化方向发展的 需求 。为了降低成本，增强实验的方便性，提 高实验精度和可重复性，现代光学研究中常常需 要将多种实验功能集成在一块独立的芯片上，即 “芯片上的实验室”（１ａｂ ｏｎ ａ ｃｈｉｐ） 。基底是 制作“芯片实验室”的基础，而聚二甲基硅氧烷 （ＰＤＭＳ）是现在制作微流控芯片 中最常用的高 聚物基底材料，其具有透光性强，透气性高，玻璃 化温度低，折射率低，容易塑造，耐用，化学惰性， 无毒，化学稳定等优良特性 引。在ＰＤＭＳ基片 中制作可变焦微型柱透镜，可以为“芯片上的实 验室”提供一种重要的光学成像元件。玻璃毛细 管具有柱透镜的聚光和成像功能¨。。 Ｊ，在毛细管 内注入不同折射率的透明液体可以改变这种柱透 镜的焦距并实现变焦功能。 本文通过在ＰＤＭＳ基片中埋人圆柱形玻璃毛 细管并改变毛细管中液体折射率的方法，获得了 基于ＰＤＭＳ基片的可变焦柱透镜。用散射光成像 方法观察并记录了这种柱透镜成像的光线轨迹， 用光学设计软件ＺＥＭＡＸ模拟了各种实验条件下 的成像过程，实验记录图像和软件模拟结果以及 柱透镜焦距的理论计算结果基本吻合。 ２基于ＰＤＭＳ的柱透镜的制作 首先制作一个７０．０ ｍｍ×１５．０ ｍｍ×８．０ ｍｍ （长×宽Ｘ高）的长方体模型槽。将一根外径 ＝０．６４４ ｍｍ，内径ｒ＝０．４９３ ｍｍ，长度Ｚ＝１５．０ ｍｍ 的玻璃毛细管平行固定在长方体内，其距离底面 和侧面分别为４ ｍｍ和６ ｍｍ。按Ｄｏｗ Ｃｏｍｉｎｇ公 司的技术要求¨ ，把Ｄｏｗ Ｃｏｍｉｎｇ Ｓｙｌｇａｒｄ １８４产 品的预聚物和固化剂按照１０：１的质量比均匀混合 后注入到长方体模型槽中，并放入真空玻璃罩中 抽真空至１．３３×１０ ｋＰａ出气。出气２４ ｈ后，取 出半固化的ＰＤＭＳ模型槽，放入１２０ ｏＣ的恒温箱 中固化０．５ ｈ。按照如上工艺制作出的ＰＤＭＳ基 片，排气充分，均匀透明，折射率为ｎ ＝１．４１１ ５ （用２ＷＡ—Ｊ型阿贝折射仪的实测值）。但由于基 片内缺乏气孔，基片对入射光的散射作用极弱，很 难用此均匀透明的ＰＤＭＳ基片观察光线行径。为
了能够更好地从基片侧面观察光线行径，将注入
模型槽中的ＰＤＭＳ混合液在空气中静置２４ ｈ来
代替在真空中排气的方法，并在ＰＤＭＳ基片中遗
留气孔以增加ＰＤＭＳ基片对入射光的散射能力。
图１为制成的变焦柱透镜实物照片（长．宽面视
图）。
图１ 基于ＰＤＭＳ基片的变焦透镜实物照片
Ｆｉｇ．１ Ｐｉｃｔｕｒｅ ｏｆ ｖａｒｉａｂｌｅ—ｆｏｃｕｓ ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ ｌｅｎｓ ｂａｓｅｄ
ｏｎ ＰＤＭＳ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ
３ 实验安排及实验结果
在埋入ＰＤＭＳ基片的毛细管中充人折射率已
知的透明液体后构成液芯柱透镜。用波长为
５４３．５ ｎｍ的激光器发出的绿光作为实验光源，激
光束经过焦距分别为５０和２００ ｍｍ的两个凸透
镜后，把光斑的尺寸扩大为原来的４倍。扩束后
的平行光经过宽度为０．９８ ｍｍ（毛细管内径）的
狭缝限光后，垂直毛细管轴向入射到柱透镜上。
由于ＰＤＭＳ基片中遗留气孑Ｌ对激光束的散射作
用，沿ＰＤＭＳ基片侧面（毛细管轴向）可以用肉眼
清晰地直接观察到平行光经毛细管聚焦前后的光
线轨迹。用数码相机拍摄的光线轨迹照片如图２
所示（长．高面视图）。
玻璃毛细管内充人的液体和折射率分别为图
２ａ：纯水（ｎ＝１．３３３ ０）；２ｂ：体积比为１：１的乙二
醇和丙三醇混合液（ｎ＝１．４５１ ８）；２ｃ：体积比为
２：３的乙二醇和丙三醇混合液（ｎ＝１．４５７ ０）；２ｄ：