1 南京邮电大学电子与光学工程学院、柔性电子（未来技术）学院，江苏 南京 210023
2 南京南瑞信息通信科技有限公司，江苏 南京 211100
应用介电泳原理设计了一种基于平板电极的非球面组合液体透镜。该透镜主要由上下平行的4块氧化铟锡（ITO）导电平面玻璃板、腔体、介质层和疏水层组成，具有结构简单、易于实现的优点。利用COMSOL、MATLAB和Zemax软件，建立了基于平板电极的非球面组合液体透镜的光学模型，仿真分析了其在不同电压下的焦距变化，并讨论了平板电极的平行度对组合透镜焦距的影响。对该非球面组合透镜的器件制备与实验分析，结果表明：当工作电压由0增加到280 V时，焦距由28.7135 mm变化为20.1943 mm，与仿真结果基本相符；该器件的成像分辨率最高可达49.8244 lp/mm。
光学器件 介电泳原理 非球面 平板电极 液体变焦透镜
南京邮电大学电子与光学工程学院，江苏 南京 210023
基于介电润湿液体透镜的原理，利用COMSOL仿真软件设计了方腔结构的非球面双液体透镜模型，分析了MATLAB工具对模型中界面面型的拟合精度。设计加工了具体的器件结构，研究了非球面双液体透镜的面型变化情况。通过图像处理和面型拟合分析，获得非球面面型的实验结果，验证了方腔结构的非球面液体透镜结构的可行性。
光学设计 液体透镜 介电润湿效应 非球面 激光与光电子学进展
2023, 60(21): 2122005
1 南京邮电大学电子与光学工程学院，江苏 南京 210023
2 南京理工大学理学院，江苏 南京 210094
提出在电压驱动下液体透镜的响应包括固有响应和强制响应，固有响应信号的函数形式由液体透镜的各种参数决定，与驱动电压无关，但其系数与驱动电压有关，强制响应与驱动电压具有相同的函数形式，液体透镜暂态过程的变化规律取决于固有响应，同样与驱动电压无关。因此，对同一液体透镜改变驱动电压仅改变暂态过程的响应幅度，不改变暂态过程的变化规律，从而也不改变液体透镜的响应时间。实验验证了液体透镜的响应可分解为固有响应和强制响应，测量了不同电压驱动下液体透镜的响应过程及响应时间，并对测试结果进行了理论分析。另外，观察到电润湿液体透镜的反冲现象，该现象出现在加载电压和撤去电压的初始阶段。
光学器件 主动或自适应光学 液体透镜 暂态过程 反冲现象 光学学报
2023, 43(10): 1023001
南京邮电大学电子与光学工程学院、柔性电子（未来技术）学院，江苏 南京 210000
设计了一种调节精度可配置的可变光衰减器结构，通过流体恒压泵驱动薄膜弹起，将流体压力/压强调节转化为光纤微位移控制，实现对接光纤横向位错及光学衰减。使用多物理场耦合与三维时域有限差分的方法对结构模型进行分析，并利用精细加工技术实现了器件的制作。通过对薄膜厚度的选配，实现了光强耦合效率的精度可调配置。理论分析和实验结果表明，选用合适的膜厚得到本衰减器的插入损耗为1.24 dB，可变衰减范围大于60 dB，波长相关损耗小于1 dB。当设定可变光衰减器的光衰减动态范围分别为10 dB和40 dB时，配置0.5 mm薄膜厚度的调节精度分别优于0.04 dB和0.11 dB；当膜的厚度增加时，调节精度会更高。
光通信 可变光衰减器 横向位错 薄膜驱动 精度可配置
南京邮电大学电子与光学工程学院、柔性电子(未来技术)学院，江苏 南京 210023
子孔径共相位作为光学综合孔径成像的关键技术之一，其成像相位调制的精度要求小于0.1λ(λ为入射光波长)。为满足高精度要求并兼顾大调节范围，利用压电陶瓷管内的填充透明液体构造液体光学调相器，通过压电效应在通光方向产生的微量电位移进行光学相位调节。实验使用波长为632.8 nm的迈克耳孙干涉仪装置，采用定线灰度化图像处理方法，在0～28.0 V电压下检测到调相器的调相范围为0～4π(外加电压为150.0 V时可拓展至0～20π)，调相精度达到λ/36，满足光学综合孔径子孔径相位调制的要求。
成像系统 图像处理 光学综合孔径 压电陶瓷管 液体调相器 干涉检测 中国激光
2022, 49(23): 2305001
南京邮电大学微流控光学技术研究中心，江苏 南京 210023
设计了一种基于介电润湿效应的叠加式液体透镜，分析其对含有曲率误差、倾斜误差和活塞误差的畸变波前的校正能力。采用COMSOL软件构建叠加式液体透镜模型，仿真模拟了不同电压组合下液体界面面型的变化情况，获得该叠加式液体透镜内双液体界面的变化范围；采用ZEMAX软件，借助点扩散函数变化，分析该透镜对波前任意点处曲率误差、倾斜误差和活塞误差的校正能力。结果表明：该叠加式液体透镜可以实现同时对不同类型畸变波前的校正，相应的峰谷值(PV)由校正前19.7853?下降到校正后0.18?，均方根值(RMS)由校正前5.6638?减小到校正后0.0355?，斯特列尔比(SR)由校正前的接近0值提高到0.962的较理想状态。
液体透镜 介电润湿 波前校正 斯特列尔比值 liquid lens electrowetting-on-dielectric wavefront correction Strehl ratio
南京邮电大学电子与光学工程学院微流控光学技术研究中心，江苏 南京 210023
为解决仿生复眼系统不能自适应变焦的问题，提出了一种基于介电润湿液体透镜曲面阵列的可变焦仿生复眼系统。分析系统结构对成像性能的影响，计算系统的自适应变焦能力及相应像平面可移动范围。结果表明：系统成像的视场角随着基底曲率的增大而增大。相比于非均匀透镜阵列，均匀透镜阵列可明显降低系统的离焦像差。适当减小子透镜单元尺寸，也可以达到降低边缘透镜离焦像差的目的。当物距或者接收器位置发生改变时，通过调整子透镜单元焦距降低系统的离焦像差。系统接收器可移动范围为1.9 mm~15 mm。
光学设计 介电润湿 复眼 液体透镜阵列 可变焦 optical design electrowetting-on-dielectric compound eye liquid lens array variable-focus
1 南京邮电大学电子与光学工程学院、微电子学院, 江苏 南京 210023
2 中国空间技术研究院北京空间机电研究所, 北京 100094
基于模拟退火算法(SAA)提出了一种多目标优化合成孔径成像阵列的方案。根据合成孔径成像的调制传递函数(MTF)特性,设计了孔径阵列在多个方向上的频谱优化目标函数。以劣化后的Golay6结构作为初始阵列进行模拟计算,结果表明,SAA可以有效改善中频段MTF的平稳性,显著提高成像阵列的实际截止频率。当填充因子F=11.5%时,相比Golay6孔径阵列,优化后的孔径阵列在退火衰减参数α=0.97时的平均修正因子可达到8.61%。
激光与光电子学进展
2021, 58(16): 1611001
南京邮电大学电子与光学工程学院微流控光学技术研究中心, 江苏 南京 210023
为了校正由活塞、倾斜和离焦而引起的波前误差,设计一种基于介电润湿效应的三液体透镜阵列。根据介电润湿的理论,构建介电润湿三液体透镜阵列模型,仿真模拟液体界面的面型随着电压的变化过程,并分析三液体透镜阵列对活塞误差、离焦误差和倾斜误差的波前补偿能力。仿真结果表明,三液体透镜阵列可以实现对不同类型波前误差的校正和补偿,峰谷值由补偿前的1.838λ减小到补偿后的0.285λ,方均根值由补偿前的0.424λ减小到补偿后的0.053λ,斯特列尔比由补偿前的0.161提高到补偿后的0.917。相关研究结果表明,三液体透镜阵列在无机械波前校正的领域中有着广阔的应用前景。
光学设计 三液体透镜 介电润湿 波前补偿 斯特列尔比值 激光与光电子学进展
2020, 57(21): 212202
1 南京邮电大学电子与光学工程学院、微电子学院, 江苏 南京 210023
2 南京理工大学理学院, 江苏 南京 210094
电润湿液体透镜是通过改变液面的形状而实现变焦的,变焦时间由透镜本身和驱动电压共同决定。为了减少变焦时间,需加快液面运动的速度,而黏滞系数较大的液体透镜其液面运动速度较慢。针对这一问题,提出了一种减少变焦时间的方法,即采用过驱动电压提高液面运动速度,然后将驱动电压降至目标电压。为验证该方法的有效性,基于近轴光线的传输理论,设计并搭建了电润湿液体透镜变焦时间的测试系统,分析了该系统的测试机理,研究了不同过驱动电压对电润湿液体透镜变焦时间的影响。结果表明,最佳情况下变焦时间由350 ms减少至82 ms。
光学设计 液体透镜 变焦时间 过驱动电压 光学学报
2020, 40(13): 1322003
