标准化是微流控系统的发展趋势, 很多器件需要精确的流量控制和传输。因此, 准确地表征和测量芯片功能模块的流体阻力具有重要的应用价值。提出了一种类比于惠斯通电桥测量不同流阻大小的器件, 该器件将一个芯片内的膜阀视为可变流阻器, 与待测器件并联。通过施加不同的压力, 控制膜阀的开口度, 保持桥平衡, 直接计算获得待测芯片的流阻大小。仿真计算发现, 其测量范围达到4个数量级, 误差控制在3%以内。结果表明, 微流控惠斯通电桥是测量流阻的有效方法, 可以根据不同的应用环境, 设计不同的尺寸和结构, 以满足特定需要。

微流控光学是在微尺度上通过操控微流体达到调节系统光学特性的技术。微流控光开关在多个元件集成到单一微流控芯片并实现可重构的微流控光路中起重要作用。使用气动方式设计了一种光路可重构的2×2光开关。通过压缩气体驱动控制一个可调气隙反射镜的状态, 使光在微流道内交替发生透射和全反射, 实现光开关功能。通过在COMSOL软件中仿真分析, 得出其消光比为10.2dB、开关周期可达到60ms。结果显示, 该方法具有较好的开关性能。此开关可与其他器件集成, 制作复杂的微流控器件以实现其他不同的功能。

针对光开关集成化、微型化、低能耗的要求, 设计了一种微流控双稳振荡器1×2型光开关, 其两个输出端口的插入损耗分别为1.03 dB和0.18 dB.微流控双稳振荡器由对称级联的两个常闭阀构成, 光开关由三段嵌入在振荡器输出端的光纤波导构成, 通过改变注射泵驱动微器件中液体流动的速率可以控制光开关的开关周期.利用有限元分析软件对影响开关周期的因素进行了仿真研究.结果表明, 当液体的注入流速从0.2 mm/s增大到1.0 mm/s时, 开关周期从1.25 s减小到0.26 s, 周期占空比约为0.5, 阀的阈值与开关时间常量呈线性关系.随着常闭阀阀座的增宽, 开关周期变长; 阀的宽长比增大, 开关周期减小; 振荡器的不对称设计可以调节周期的占空比.通过调节入口流速和阀的阈值特性, 可以设计特定频率的光开关, 这为单入多出、多入多出光开关的后续研究提供了依据.

设计了一种可调微流控光学变焦透镜,采用液压控制,主要结构包括微流道和微流体腔,由聚二甲基硅氧烷(PDMS)材料结合软光刻工艺制成.利用COMSOL仿真软件展示了不同液压下微流体腔变形形成的双凸透镜和双凹透镜.利用ZEMAX进行光学仿真,得到各种透镜的焦距及光路图.提出了一种校正双凸透镜球差的方法.