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变焦微透镜是一种新型的微光学元件,在诸多领域有着广阔的应用前景。基于折射率调控原理,提出了一种新型的可变双焦微透镜的实现方法。利用有限元方法,对可变双焦微透镜的调控全过程进行了数值模拟,具体包括电场空间分布、折射率空间分布以及光场空间分布。数值模拟表明,在不同调控电压下,可变双焦微透镜的焦点位置能够实现有效调控。这种微透镜具有结构简单、工艺制作简便、易于实现阵列型结构和易于与其它光子器件进行集成等特点,能够实现快速变焦调控,且不存在偏振依赖性。
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激光与光电子学进展
49
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112302
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2012
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C
2012
《中国激光》杂志社
可变双焦微透镜设计与模拟
唐雄贵
童
伟
廖进昆
李和平
陆荣国
刘永智
(电子科技大学光电信息学院,四川 成都
610054
)
摘要
变焦微透镜是一种新型的微光学元件,在诸多 领域 有着 广阔 的应 用前 景。 基 于 折 射 率 调 控 原 理,提 出了 一
种新型的可变双焦微透镜的实现方法。利用有限元方 法,对 可 变 双 焦 微 透 镜 的 调 控 全 过 程 进 行 了 数 值 模 拟,具 体
包括电场空间分布、折射率空间分布以及光场空间分布。数值模拟表明,在不同调控 电 压下,可 变 双焦微 透 镜的焦
点位置能够实现有效调控
。这种微透镜具有结构简单、工 艺 制 作 简 便、易 于 实 现 阵 列 型 结 构 和 易 于 与 其 它 光 子 器
件进行集成等特点
,能够实现快速变焦调控,且不存在偏振依赖性。
关键词
光学器件;微光学;双焦微透镜;变焦;蓝相液晶;数值模拟
中图分类号
O436.1
文献标识码
A
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;
230.3990
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110.1080
;
220.1080
收稿日期:
20120601
;收到修改稿日期:
20120701
;网络出版日期:
20120830
基金项目:国家自然科学基金(
60908024
、
61077017
)和高校基本业务费项目(
ZYGX2011J050
)资助课题。
作者简介:唐雄贵(
1974
—),男,博士,副教授,主要从事微光学、光波导器件与技术等方面的研究。
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uestc.edu.cn
(本文电子版彩色效果请详见中国光学期刊网
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ournal.net
)
1
引
言
变焦微透镜是一种新型微光学元件,在成像、光束控制与整形、微流体传感、自适应光学和生物医学光子
学等方面有着广泛应用前景,目前已引起国内外研究人员的关注与重视。变焦微透 镜的 调控 方式 主要 分为
两大类
[
1
~
5
]
,即面形调控方法和折射率调控方法。对 于面 形调 控方 法,通常 采用 液体 作为 微透 镜主 体结 构,
利用压力、电润湿和热形变等效应来改变微透镜的表面曲率,实现对其焦距的调控。液体型可调微透镜通常
具有变焦范围大
、数值孔径大等特点,但同时存在调控精确差、像差大、性能稳定性低、响应 速度 慢以 及难 以
实现阵列结构等缺点。而对于折射率调控方法,通过采用电光、热光等效应来改变透镜的折射率,实 现微 透
镜聚焦性能的调控。可调液晶微透镜是这种类型中的典型代表之一
[
6
~
8
]
,具有折射率变化范围大、响应速度
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