[发明专利]一种可变焦距的双焦点微透镜及其使用方法

说明书

本发明揭示了一种可变焦距的双焦点微透镜及其使用方法，包括一个圆柱型微腔以及三种互不混溶、密度相同且折射率不同的绝缘液体；圆柱型微腔由上至下顺次设置的上盖片、圆柱管、平面电极以及玻璃基底共同组合构成；三种液体存置于圆柱型微腔内，三种绝缘液体按折射率从小到大的顺序依次记为第一液体、第二液体以及第三液体，第三液体以液滴的形状附着在经表面处理后的玻璃基底上，第二液体以球冠的形状整体包覆在第三液体的外部且第二液体与第三液体的中心重合，第一液体填充于圆柱型微腔内、第二液体的外围空间中。本发明的一种可变焦距的双焦点微透镜，制作方法简单、成本较低且成品具有良好的表面光洁度，能够充分满足诸多领域的使用需求。

技术领域

本发明涉及一种微透镜装置，具体涉及一种基于介电泳效应的可变焦距的双焦点微透镜及其相对应的使用方法，涉及光电信息集成器件、微流控光学分析、激光加工及医疗技术等领域。

背景技术

微透镜作为一种重要的光学元件，具有体积小、重量轻、集成度高的特点，被广泛应用于光学传感技术、光波导、光纤耦合、人工复眼结构、微制造、生化系统以及芯片实验室系统中。

随着半导体工业的发展、光刻和微细加工技术的提高，各类具有特殊结构的微透镜在许多应用中都发挥出了重要的作用，如：菲涅耳微透镜凭借其几乎平坦的表面，可以与其它光学元件集成；椭圆锥形微透镜在高功率激光二极管与单模光纤间的有效耦合方面具有很大优势；圆柱形微透镜则可以提高OLED面板的发光电流效率，使OLED面板的光谱对视角更加不敏感……而在上述诸多类型的微透镜中，多焦距的微透镜因其可以实现对多个物体的同时聚焦，在三维成像、激光切割、光学拾取以及对约束或波动目标的实时检测中发挥着重要作用，正因如此，近年来业界人士针对这一技术，也开展了诸多的研究、取得了一定的成果。

2015年，杨庆等人使用两步飞秒激光湿法蚀刻工艺，制作出了直径为129.0μm的3×3双焦点微透镜阵列，两焦距分别为80.4μm、188.7μm，呈现良好的聚焦和成像能力。2016年，夏泽华等人提出了一种利用微喷墨技术和后续固化工艺制备聚合物双焦点微透镜的新方法，制作出了直径为296.3μm的微型双焦微透镜，两个焦距分别为453μm、2592.5μm。2019年，欧阳霞等人则利用数字光学微印刷技术制作出了直径为296.83μm的双焦点聚合物微透镜，其中第一焦点的位置在410μm，第二焦点的位置在910μm。然而，结合上述方案可以明显地看出，尽管上述方案具备一定的效果，但通过上述方法所制备出的双焦点微透镜的焦距大小固定、无法调节，从而限制了其更近一步的应用。

综上可知，如果能够提出一种焦距可变的双焦点微透镜，并对其进行优化设计，以解决现有技术中双焦点微透镜中焦距大小不可调、制作方法复杂且成本高昂等问题，那么必将对微透镜技术的未来发展和应用提供巨大的帮助。

发明内容

鉴于现有技术存在上述缺陷，本发明的目的是提出一种基于介电泳效应的可变焦距的双焦点微透镜及其相对应的使用方法，具体如下。

一种可变焦距的双焦点微透镜，包括一个圆柱型微腔以及三种互不混溶、密度相同且折射率不同的绝缘液体；所述圆柱型微腔由上至下顺次设置的上盖片、圆柱管、平面电极以及玻璃基底共同组合构成；三种所述绝缘液体存置于所述圆柱型微腔内，三种所述绝缘液体按折射率从小到大的顺序依次记为第一液体、第二液体以及第三液体，所述第三液体以液滴的形状附着在经表面处理后的所述玻璃基底上，所述第二液体以球冠的形状整体包覆在所述第三液体的外部且所述第二液体与所述第三液体的中心重合，所述第一液体作为环境液体，填充于所述圆柱型微腔内、所述第二液体的外围空间中。

优选地，所述上盖片为PVC盖片，所述上盖片的直径为15mm～20mm，所述圆柱管为亚克力玻璃管，所述圆柱管的内径为10mm～15mm、外径为15mm～20mm、高为9mm～12mm。

优选地，在所述玻璃基底的上端面还涂覆有一层绝缘介电层及一层疏水层，所述疏水层位于所述绝缘介电层的上方，所述平面电极设于所述玻璃基底的上端面并被所述绝缘介电层所包覆。