[发明专利]一种基于电润湿驱动的反射镜式光导航器件及方法

说明书

本发明一种基于电润湿驱动的反射镜式光导航器件及方法，属于光束导航与探测技术领域；提供了导航角度大、光束形变小、响应速度快、体积小且制作简单的光导航器件；技术方案为：该器件包括一个顶端具有开孔的容器、环形圈和反射镜，开孔与环形圈密封相连，在环形圈旁边固定有一个基座，反射镜的底部中心与基座铰接，反射镜的一侧放置在环形圈上，容器的腔体底部嵌入第一、第二、第三ITO电极，ITO电极的上表面涂有介质层，在第一、第三ITO电极上方注入第二液体，在第二ITO电极的上方注入第一液体，在第一液体上覆盖有液体薄膜，当同时外加电压于ITO电极时，由于电润湿效应，液体薄膜推动反射镜使其发生倾斜并形成一定的倾斜角。

技术领域

本发明涉及一种基于电润湿驱动的反射镜式光导航器件及方法，属于光束导航与探测技术领域。

背景技术

光导航在空间光通信、雷达探测和太阳能电池方面有着广泛应用。目前，国内外的研究者主要通过以下三种方式制作该种器件：第一，直接控制反射镜或反射薄膜。第二，设计具有自适应功能的棱镜。第三，基于液晶和光栅组合的器件。这三种方式各有利弊：直接控制反射镜或反射薄膜是利用机械方式时序地调整反射镜或反射薄膜的角度，该种器件机械稳定性好，但是器件体积较大，且需要外部驱动系统，因而整个器件系统复杂、功耗高、价格昂贵；设计具有自适应功能的棱镜主要是通过改变棱镜的顶角大小来实现光导航，该种器件的优点是响应速度快、导航探测角度大。但是由于采用了棱镜结构，必然会带来散射问题，即当光束通过器件后，光斑会发生扭曲形变，严重影响器件性能。基于液晶和光栅组合的器件，主流的制作方法是将光学底板安装在具有周期性的光栅结构中，该种器件体积小、操作灵活且响应速度快。但由于采用液晶结构，边缘场效应会限制其衍射效率和最大探测角度。

发明内容

本发明涉及一种基于电润湿驱动的反射镜式光导航器件及方法，克服了现有技术存在的不足，提供了一种导航角度大、光束形变小、响应速度快、体积小且制作简单的光导航器件及方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种基于电润湿驱动的反射镜式光导航器件，包括一个顶端具有开孔的容器、环形圈和反射镜，开孔与环形圈密封相连，在环形圈旁边固定有一个基座，反射镜的底部中心与基座铰接，反射镜的一侧放置在环形圈上，容器的腔体底部嵌入有第一、第二、第三ITO电极，ITO电极的上表面涂有介质层，在第一、第三ITO电极上方注入第二液体，在第二ITO电极的上方注入第一液体，在第一液体上覆盖有液体薄膜，当同时外加电压于ITO电极时，由于电润湿效应，液体薄膜推动反射镜使其发生倾斜并形成一定的倾斜角。进一步，所述第一液体和所述第二液体互不相溶，所述第一液体为非导电液体，所述第二液体为导电液体，所述液体薄膜与所述第一液体互不相溶。

进一步，所述基座的顶部和所述环形圈的顶部位于同一水平面上。

进一步，所述介质层包括疏水层和绝缘层，绝缘层位于疏水层的下方。

进一步，所述第一液体和所述第二液体的密度相同。

进一步，所述第一ITO电极和所述第二ITO电极的尺寸相同。

一种基于电润湿驱动的反射镜式光导航方法，包括以下步骤：

S1.在容器的底部嵌入第一、第二、第三ITO电极，在ITO电极上旋涂上介质层；

S2.在容器的开孔处安装环形圈，向容器中依次注入适量的第二液体和第一液体，使第二液体和第一液体盛满容器的腔体且第二液体处在腔体的两侧；

S3.在环形圈注入液体，形成液体薄膜；

S4.在容器的上表面安装基座，将反射镜铰接在基座上，使反射镜能够水平的放置在环形圈上；

S5.在第一ITO电极、第三ITO电极外加电压，第二ITO电极接地，由于电润湿效应，腔体内两侧的第二液体会向中间涌动，挤压第一液体，使液体薄膜向上发生形变，推动反射镜形成倾斜角；当入射光束照射在反射镜上时，实现光束导航。