基于STM32单片机驱动的双液体棱镜

胡思哲，葛 屹，邓天豪，张 谦

(重庆大学 电气工程学院，重庆400044)

1 引 言

光束偏转技术广泛地应用于激光雷达、通信、光存储等领域[1]。然而传统的光束偏转技术依托于机械装置改变光轴方向来实现光束的偏转，装置存在体积庞大、结构复杂、维护成本高、能耗高等缺点，并不符合现代光电系统便携化、低功耗的要求。

近几年出现的基于电润湿原理的微流控光学器件，利用改变液体界面润湿角的原理实现光束偏转控制，具有结构简单、制作简便、易于集成、响应速度快的优点[2]。2011年，辛辛那提大学的Hou[3]提出了基于电润湿效应的双液体棱镜理论，实现了光束偏转的控制，为微流控光学器件的实用化进一步提供了依据；Lin[4]等人通过制备三液相的电润湿棱镜实现了折射角控制范围的进一步扩大；Cheng[5]提出通过电润湿液体光学器件实现太阳聚焦的功能，将基于电润湿的光学器件应用到了更广阔的范围。但是目前对于微流控光学器件的研究主要集中于介电润湿材料性能的分析，对于外施加电控系统的设计相对较少，即如何实现电控系统与单元化器件的集成，让装置的体积相对较小，应用环境更广。

本文设计了一款基于STM32单片机的可调电润湿双液体棱镜装置，通过升压斩波电路输出4路可调直流电压，使棱镜器件与电控系统集成化，实现了棱镜对于入射光束转向的二维连续控制，并通过Comsol软件仿真验证了模型的正确性。

2 电润湿双液体棱镜原理

电润湿效应是通过改变液体与接触基板之间施加的电压，达到改变其在基板上的润湿性，使接触角发生改变，液滴发生形变或位移[6]。……