[发明专利]一种制作变焦液体微透镜的装置及方法

说明书

本发明公开了一种制作变焦液体微透镜的装置及方法，该装置包括激光器1、电子快门2、光阑3、激光反射镜4、背景光源11、三维移动平台9、铌酸锂芯片10、聚焦物镜5、观测物镜6、滤光片7、CCD相机8。本发明由激光光路、实时观测光路两部分组成，通过利用辐照铌酸锂产生的光生伏打电场实现不同焦距液体微透镜的制作，该方法具有液体微透镜焦距实时可控等特点，且整个过程可实时观测。微透镜是一种重要的光学器件，因此，该技术可应用聚焦、成像、光束整形等诸多领域，对光学行业的发展具有重要的意义。

技术领域

本发明涉及一种微液滴操控技术，具体是一种制作变焦液体微透镜的装置及方法。

背景技术

随着微透镜制备技术的迅速发展，微透镜在光学行业占有举足轻重的地位，因而其成为光学行业的研究热点。微透镜技术主要应用于光束整形、聚焦、成像等方面。它对光学信息处理等领域的发展具有显著的意义。

2018年，黄宇等人公开了一种微透镜阵列及其微流控芯片的制作方法及系统(申请公布号为：CN108680970 A)他们将光刻胶溶液与酒精液体交汇于同一输出管道内，光刻胶液体被酒精液体切断形成光刻胶液滴，使用多个输出管道将所述光刻胶液滴均匀滴落在腔体表面形成液滴阵列，待光刻胶液滴完全固化及腔体表面的酒精液体完全蒸发后，得到微透镜阵列。该制作方法虽然可制作大面积微透镜阵列，但其装置较为复杂，且制作微透镜需要微通道，存在死体积问题，此外，酒精液体与光刻胶液体混合，容易造成交叉污染问题。

2018年，刘永顺等人公开一种曲率可控的复眼透镜的制备方法(申请公布号为：CN108663730 A)他们的制备过程包括刻蚀微孔阵列，成型第一光敏胶凸模、第一PDMS弹性凹模、第二光敏胶凸模、第二PDMS凹模，热压成型PC基的曲面复眼透镜等步骤。该方法虽然可曲率可控的复眼透镜，但其制作过程繁琐，工艺复杂。

发明内容

本发明的目的是为了制作一种变焦液体微透镜。目前已报道的制备微透镜方法存在诸多缺点，如：操作工艺复杂，制作周期较长，成本较高；制作的微透镜不能随时变焦等；制作微透镜装置复杂，需要模具、微通道等，容易造成死体积、交叉污染等问题，针对上述问题，本发明提供一种简单、易行、焦距随时可变的液体微透镜制作方法。

一种变焦液体微透镜的制作方法，其特征在于：405nm激光器1、电子快门2、光阑3、激光反射镜4、聚焦物镜5、三维移动平台9、铌酸锂芯片10固定在刚性架上形成液体微透镜制作光路；背景光源11、铌酸锂芯片10、观测物镜6、滤光片7、CCD相机8固定在刚性架上形成液体微透镜观测光路；将微液体导入铌酸锂片，调节三维移动平台使激光光斑位于液体正下方时，激光辐照铌酸锂片产生的电场对极性液体施加介电泳力，此刻极性液体在介电泳力的作用下开始凸起，达到所需液体微透镜的焦距，关闭激光，由于铌酸锂片产生的电场会维持较长时间，所以，凸起的液体也将保持此刻焦距较长时间，再次辐照铌酸锂片，电场继续增加，液体受到更大的介电泳力，继续向上凸起，从而制得不同焦距的液体微透镜。

一种变焦液体微透镜的制作方法，其特征在于：固定光强，通过控制时间来制备不同焦距液体微透镜，反之，固定时间，调节光强大小也可制备不同焦距液体微透镜。

一种变焦液体微透镜的制作方法，其特征在于：通过调节铌酸锂片的吸收系数，可实现多个不同焦距的液体微透镜的制备。

与现有技术相比，本发明的优点在于：基于以单个铌酸锂芯片为基底的液体微透镜制作，其装置结构简单、成本低廉；只需要简单通过激光辐照铌酸锂芯片即可利用铌酸锂芯片产生的光生伏打效应实现焦距不同的液体微透镜的制作，该方法具有制作的液体微透镜焦距大小可控和整个过程可实时观测等特点。

附图说明

图1为本发明制作变焦液体微透镜的装置整体结构示意图。

图2为本发明制作变焦液体微透镜制作方案的一种实施例(实施例1)的变焦液体微透镜过程图。