基于介质上电润湿的微流控多功能器件

文章提出了一种微流控多功能器件,利用介质上电润湿(EWOD)效应灵活改变进光能量,可实现可变光圈、可变光衰减器和光开关等多个功能。其具有结构简单、体积小、操作简便、应用广且灵活和成本低等优点。文章分析讨论了所提微流控多功能器件的光学特性并做了结构优化。研究结果表明,所提微流控多功能器件的插入损耗很小,仅为0.014 dB;液体可变光圈的通光孔径变化范围为0~0.506 mm;可变光衰减器理论上具有0~100%的可变衰减范围,外加91.1 V电压时的衰减量为40.2 dB;微流控光开关无电压时处于“关”状态,外加电压大于135 V时,处于“开”状态。

微流控矩阵光开关

通常一种光开关只适用于一个特定的较窄领域。文章提出了一种基于介质上电润湿驱动技术的微流控矩阵光开关,可较广泛地应用于光通信和光电子系统中,并且结构简单、操作方便、偏振无关,易集成大型矩阵开关。文章给出了矩阵光开关的结构和工作原理,并设计了矩阵驱动电路。光开关的工作电压为58 V。研究结果表明:此矩阵光开关从“开”到“关”和从“关”到“开”的响应时间分别为120和100 ms;其插入损耗为0.26 dB,远比一般矩阵光开关低;消光比大,为139.7 dB。此外,文章给出了两种应用方案:光电显示器和多光束阵列开关。该课题的工作可为大型可集成矩阵光开关提供新的思路,并可促进微流控光学在光电子系统中的应用。

D型光纤与微管耦合的微流控折射率传感器

基于D型光纤与回音壁模式的微管谐振腔耦合,结合微流控技术,本文提出一种折射率传感器,其中耦合区采用全封装方式.此传感器所需液体样本很少(约5 nL),不易碎,抗环境干扰能力、可移植性和重复性优于一般光纤与微腔耦合的传感器.通过数值仿真,研究了微流控微管谐振腔的谐振特性,并分析了折射率传感的性能.研究结果表明,管壁厚度和液体折射率对传感性能影响比较大,谐振波长漂移量与液体折射率有良好的线性关系,折射率灵敏度高(510.5-852.7 nm/RIU),Q值可达5.53×10^(4),探测极限可达2.11×10^(-6).

气压驱动的N×N微流控光开关阵列

提出以一种2×2微流控光开关为单元的N×N光开关阵列,采用波导结构,利用微流控气压驱动技术和压电陶瓷阀来控制各个微流道内气体和液体的相对位置,实现开关阵列的光路选择和开关功能。同时给出N×N光开关阵列的部分阻塞型和完全无阻塞型两种拓扑结构,研究和讨论了N×N光开关阵列的最优路径和光传输特性,并进行结构优化。研究结果表明N×N光开关阵列的插入损耗和串扰远小于一般光开关阵列。对于1550 nm波长,其中4×4光开关阵列的插入损耗为0.28 dB~0.54 dB,最大串扰为-43.5 dB~-23.2 dB。该研究实现了微流控光开关阵列,解决了一般光开关阵列中普遍存在的插入损耗和串扰大的问题,具有阵列可控性好、偏振相关性损耗可忽略、宽波带(从可见光到近红外波段)的优点。