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。

当前的光电侦察领域设备不断地向轻、小型化发展, 而传统变焦光学系统的体积与质量往往达不到微小型光电侦察平台的载荷要求, 因此小型无人机等侦查平台只能搭载定焦镜头, 制约了分辨率与侦查距离的提升, 限制了侦查能力。液态透镜技术利用单片透镜即可实现透镜焦距的调节, 大大减小了光学系统的体积, 且其变焦响应速度快、变焦范围大, 由液态透镜组合的光学系统可以在固定的小体积内实现快速变焦, 在军民领域都有广阔的应用前景。该文对前人的理论基础与研究方法进行了调研与综述, 简述了液态透镜的5种基本原理, 并分析了各自的特点, 分别介绍了国内外液态透镜的研究现状, 指出了不同液态透镜的优缺点及未来的发展与研究方向。

为实现三维空间光束指向控制,提出了一种基于介电润湿效应的液体棱镜阵列系统。根据几何光学和介电润湿理论,推导并分析了光束转向角与液体棱镜单元的最大偏转角、介电润湿接触角、棱镜单元间距及液体折射率等因素之间的关系;通过COMSOL构建介电润湿液体棱镜阵列模型,仿真了电压控制下液体棱镜单元内双液体界面面型的变化过程,模拟再现了该液体棱镜阵列对光束指向的控制特性。结果表明,基于介电润湿技术的液体光学棱镜阵列在一定范围内可实现对光束指向的连续控制。通过选取特定的液体组合,饱和接触角降低到45°,棱镜单元的光束转向范围可提高到28°(-14°~14°)。当光轴间距r为6 mm时,液体棱镜阵列系统可以实现在28°圆锥区域内的连续控制,且圆锥顶点位于Z轴22.58 mm位置处。

提出了一种基于介电润湿效应的三液体透镜与传统固定透镜组合的三组元结构变焦光学系统.在一、三组元固定不变的情况下，通过移动中间三液体透镜组改变系统焦距，并通过三液体透镜的自变焦特性，确保系统在变焦的同时保持像面位置不变.采用光焦度高斯括号法求解系统的初始结构参量，利用Zemax光学软件进行系统设计与优化，最后对系统的成像质量进行分析.结果表明: 该系统总长22 mm，可实现2.7~20.3 mm范围内的连续变焦，系统变倍比接近8，在空间频率180 lp/mm处调制传递函数值均大于0.4.

提出了一种微流控电调谐非机械空间光开关器件，该器件的基本形式为“光输入阵列+光交换空间+光输出阵列”的结构，采用“水/油/水”液体棱镜作为偏光控制单元.在特定电压范围(30~110 V)内，通过电润湿效应作用的液体棱镜光束偏转角可在约－15°~15°之间连续可调.由此可构造多种平面甚至立体光开关阵列.

采用特定的“导电基片/绝缘膜层”微透镜阵列内芯材料，研究其表面的介质上电润湿(EWOD)特性。利用图像采集与数据处理方法测量了0~60 V电压范围内硫酸钠水溶液液滴在“不锈钢基片/Parylene绝缘层”芯片表面的接触角变化数据，通过EWOD理论模型计算得到硫酸钠溶液的表面张力值，此值与理论值相吻合。进而计算了内芯与液滴的界面张力，这种方法可用于一般固液界面张力的测量。

提出一种微流控光学变焦透镜阵列芯片,以解决变焦透镜阵列的电控调谐和集成化制造方法问题。该器件的基本形式为"上盖片+内芯+下盖片"的三明治夹心结构,采用导电材料制作内芯,使得器件的制作简化,易于集成。透镜材料由折射率不同的两种不混合液体组成,利用电润湿效应控制两种液体的界面曲率,从而实现微透镜阵列焦距的电控调节。