基于STM32單片機驅動的雙液體棱鏡

胡思哲，葛 屹，鄧天豪，張 謙

(重慶大學 電氣工程學院，重慶400044)

1 引 言

光束偏轉技術廣泛地應用于激光雷達、通信、光存儲等領域[1]。然而傳統的光束偏轉技術依托于機械裝置改變光軸方向來實現光束的偏轉，裝置存在體積龐大、結構復雜、維護成本高、能耗高等缺點，并不符合現代光電系統便攜化、低功耗的要求。

近幾年出現的基于電潤濕原理的微流控光學器件，利用改變液體界面潤濕角的原理實現光束偏轉控制，具有結構簡單、制作簡便、易于集成、響應速度快的優點[2]。2011年，辛辛那提大學的Hou[3]提出了基于電潤濕效應的雙液體棱鏡理論，實現了光束偏轉的控制，為微流控光學器件的實用化進一步提供了依據；Lin[4]等人通過制備三液相的電潤濕棱鏡實現了折射角控制范圍的進一步擴大；Cheng[5]提出通過電潤濕液體光學器件實現太陽聚焦的功能，將基于電潤濕的光學器件應用到了更廣闊的范圍。但是目前對于微流控光學器件的研究主要集中于介電潤濕材料性能的分析，對于外施加電控系統的設計相對較少，即如何實現電控系統與單元化器件的集成，讓裝置的體積相對較小，應用環境更廣。

本文設計了一款基于STM32單片機的可調電潤濕雙液體棱鏡裝置，通過升壓斬波電路輸出4路可調直流電壓，使棱鏡器件與電控系統集成化，實現了棱鏡對于入射光束轉向的二維連續控制，并通過Comsol軟件仿真驗證了模型的正確性。

2 電潤濕雙液體棱鏡原理

電潤濕效應是通過改變液體與接觸基板之間施加的電壓，達到改變其在基板上的潤濕性，使接觸角發生改變，液滴發生形變或位移[6]。……