常規(guī)的光學(xué)器件采用固體加工工藝制作而成,具有十分有限的調(diào)諧能力。與固體不同,液體介質(zhì)可以輕易地進(jìn)行操控和替換,通過改變形狀、折射率、光譜吸收系數(shù)等,實(shí)現(xiàn)更大范圍的光學(xué)性質(zhì)重構(gòu)和調(diào)諧。早期的一些光學(xué)器件已經(jīng)涉及到液體的應(yīng)用,比如油浸顯微鏡、液晶顯示等,但是應(yīng)用范圍十分有限,研究彼此獨(dú)立尚不構(gòu)成體系,且對液體的使用不夠精細(xì)。微流控技術(shù)是一種在微米/納米尺度下,進(jìn)行微流體精確操縱與控制的學(xué)科。它以傳統(tǒng)的微加工工藝為基礎(chǔ),通過在芯片上的微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和功能集成,實(shí)現(xiàn)對微量液體的驅(qū)動、混合、分離等操作。具有試劑消耗少、流體響應(yīng)快、制作成本低等特點(diǎn),同時對液體的組分和空間分布,有很精細(xì)的調(diào)控能力。這激發(fā)了光流控技術(shù)的產(chǎn)生,通過將微流控技術(shù)應(yīng)用到光學(xué)中,開發(fā)基于液體介質(zhì)的可調(diào)諧光學(xué)器件和系統(tǒng)。由于液體的流動性,其光學(xué)性質(zhì)（主要指折射率）具有明顯的漸變特征。根據(jù)液體對光產(chǎn)生作用的方式不同,我們將這種液體獨(dú)有的漸變特征分成主要的三類:時間漸變、空間漸變及階躍式漸變。本論文分別將這些漸變特征應(yīng)用到不同的光流控器件中去,開發(fā)新型的光學(xué)器件及光學(xué)方法。在此,將本論文的各個章節(jié)進(jìn)行簡要說明:第一章,本論文的研究背景... 

【文章頁數(shù)】：94 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
論文創(chuàng)新點(diǎn)
摘要
Abstract
第一章：緒論
    1.1 引言
    1.2 光流控技術(shù)的起源與發(fā)展
    1.3 光流控技術(shù)的優(yōu)勢與制約
        1.3.1 微流控技術(shù)的優(yōu)勢
        1.3.2 光學(xué)的優(yōu)勢
        1.3.3 微流體的制約
    1.4 光流控芯片的制作
        1.4.1 聚二甲基硅氧烷(PDMS)
        1.4.2 微流控芯片的制作
        1.4.3 微流控芯片與光學(xué)的結(jié)合方式
    1.5 微通道中的流體特征
        1.5.1 層流
        1.5.2 擴(kuò)散
        1.5.3 迪恩流(Dean flow)
    1.6 微通道中的漸變特征
        1.6.1 時間漸變
        1.6.2 空間漸變
        1.6.3 階躍式漸變
        1.6.4 時間-空間漸變
    1.7 研究內(nèi)容
第二章：利用時間漸變折射率實(shí)現(xiàn)菲涅爾波帶片的聚焦模式轉(zhuǎn)換
    2.1 引言
    2.2 設(shè)備原理
        2.2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        2.2.2 理論分析
    2.3 實(shí)驗(yàn)
        2.3.1 光流控芯片制作
        2.3.2 共聚焦實(shí)驗(yàn)
        2.3.3 光學(xué)實(shí)驗(yàn)
        2.3.4 色散實(shí)驗(yàn)
    2.4 討論
        2.4.1 焦點(diǎn)調(diào)諧性
        2.4.2 色散調(diào)諧性
    2.5 本章小結(jié)
第三章：基于空間漸變折射率的可調(diào)諧自成像效應(yīng)
    3.1 引言
    3.2 原理及設(shè)計(jì)
        3.2.1 混合型波導(dǎo)結(jié)構(gòu)
        3.2.2 自成像周期分析
    3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        3.3.1 光流控芯片制作
        3.3.2 空間漸變折射率分布
        3.3.3 光學(xué)實(shí)驗(yàn)
    3.4 討論
        3.4.1 自成像效應(yīng)的調(diào)制
        3.4.2 漸變折射率引起的自成像畸變
    3.5 本章小結(jié)
第四章：基于階躍式漸變分布的差分色度法
    4.1 簡介
    4.2 材料和方法
        4.2.1 檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        4.2.2 材料和儀器
        4.2.3 顯色反應(yīng)
        4.2.4 光流控芯片的制作
        4.2.5 微流控網(wǎng)絡(luò)中的濃度分析
    4.3 實(shí)驗(yàn)
        4.3.1 對稱式分布
        4.3.2 非對稱式分布
    4.4 討論
        4.4.1 檢測精度
        4.4.2 水質(zhì)影響
        4.4.3 流速范圍
        4.4.4 檢測范圍
        4.4.5 抗干擾性能
    4.5 本章小結(jié)
第五章：總結(jié)與展望
    5.1 博士期間的工作總結(jié)
    5.2 工作展望
參考文獻(xiàn)
攻讀博士期間發(fā)表的論文及申請的專利
致謝



本文編號：3654476