專(zhuān)利名稱(chēng)：具有電潤(rùn)濕驅(qū)動(dòng)的分光鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)網(wǎng)絡(luò)組件，具體來(lái)說(shuō)，涉及由液體電潤(rùn)濕(electrowetting)驅(qū)動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)的分光鏡。
背景技術(shù)：
光信號(hào)在現(xiàn)代通信系統(tǒng)中非常有用。典型的光學(xué)通信系統(tǒng)包括光信號(hào)發(fā)射器(例如，產(chǎn)生所希望的波長(zhǎng)(如1550nm)的光的基于激光的發(fā)射器)，耦接到光源的一段傳輸光纖，以及耦接到光纖的用于接收信號(hào)的接收器。沿著光纖可以配置一個(gè)或多個(gè)放大系統(tǒng)，用于對(duì)傳輸?shù)男盘?hào)進(jìn)行放大。在這樣的系統(tǒng)中的接收器或其他組件內(nèi)，常常需要將單一的光束的傳播拆分為在不同的方向(例如，至不同的光檢測(cè)器)傳播的兩個(gè)或更多分離光束。傳統(tǒng)上使用分光鏡來(lái)實(shí)現(xiàn)此光束分離功能。
典型的分光鏡是半反射方塊(semi-reflective cube)和/或放在傳播光束的路徑上并與光束成所希望的預(yù)設(shè)的入射角的板。當(dāng)以這樣的入射角放置時(shí)，輸入光束以某一角度到達(dá)分光鏡的部分反射性表面，以便光束的一部分沿一個(gè)方向反射，而光束的至少另一部分允許沿另一個(gè)方向通過(guò)分光鏡。精通本技術(shù)的人可以認(rèn)識(shí)到，這些類(lèi)型的分光鏡的性能通常在很大程度上取決于分光鏡相對(duì)于入射光束和目的地光學(xué)組件的準(zhǔn)確定位。

發(fā)明內(nèi)容
盡管現(xiàn)有技術(shù)的可調(diào)分光鏡可以適用于許多應(yīng)用場(chǎng)合，但是它們?cè)谀承┓矫媸怯芯窒扌缘摹＞唧w來(lái)說(shuō)，現(xiàn)有技術(shù)的分光鏡不可調(diào)，即，一旦現(xiàn)有技術(shù)的分光鏡制造完成，它們的諸如最佳入射角之類(lèi)的某些光學(xué)特性便已經(jīng)固定。如此，分離光束的傳播方向和/或分光鏡的焦距的任何改變(調(diào)節(jié))都需要手動(dòng)移動(dòng)分光鏡和/或添加組件(如透鏡)才能改變光束的傳播特性。本發(fā)明的發(fā)明人認(rèn)識(shí)到，隨著光學(xué)通信系統(tǒng)變得越來(lái)越先進(jìn)和復(fù)雜，就越來(lái)越需要新的、經(jīng)濟(jì)合算的可調(diào)的分光鏡，以及使用這些設(shè)備以便改變所產(chǎn)生的分離的光信號(hào)的傳播行為的方法。
因此，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)明了一種可調(diào)的分光鏡，這種分光鏡使用電潤(rùn)濕技術(shù)，用位于外殼上的液體液滴構(gòu)成許多透鏡。具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)光束入射到該許多透鏡上時(shí)，該許多透鏡轉(zhuǎn)換對(duì)應(yīng)的許多輸出分離光束中的部分光束。液體的區(qū)域可控制地在外殼內(nèi)移動(dòng)，以修改所述的許多透鏡中的至少第一透鏡的至少第一光學(xué)特性，從而改變至少一個(gè)分離光束的傳播特性。在一個(gè)實(shí)施例中，第一光學(xué)特性是許多透鏡中的至少一個(gè)透鏡的曲率半徑，當(dāng)修改所述的曲率半徑時(shí)，會(huì)改變對(duì)應(yīng)的輸出分離光束的收斂性或發(fā)散性。在第二個(gè)實(shí)施例中，第一光學(xué)特性是分光鏡內(nèi)的至少一個(gè)透鏡的位置，當(dāng)修改所述的位置時(shí)，會(huì)改變對(duì)應(yīng)的輸出分離光束的離開(kāi)方向。


圖1顯示了分光鏡的現(xiàn)有技術(shù)的用法；圖2顯示了使用電潤(rùn)濕原理改變微透鏡的光學(xué)特性的現(xiàn)有技術(shù)的液體微透鏡；圖3顯示了裝入通道中的現(xiàn)有技術(shù)的液滴，其中，液滴是使用電潤(rùn)濕原理可移動(dòng)的；圖4A顯示了根據(jù)本發(fā)明的原理的分光鏡的側(cè)視圖，其中，液滴裝入通道內(nèi)，并且使用電潤(rùn)濕技術(shù)是可移動(dòng)的；圖4B顯示了圖4A的分光鏡的剖面圖，代表了圖4A中的平面A-A′處的視圖；圖4C顯示了圖4A和4B的分光鏡的剖面圖，代表了圖4B中的平面B-B′處的視圖；
圖5顯示了圖4A、4B和4C的分光鏡如何操作以將入射光束分離為多個(gè)分離光束；圖6顯示了如何調(diào)整圖4A、4B和4C的分光鏡以改變分離光束的發(fā)散性；圖7顯示了如何調(diào)整圖4A、4B和4C的分光鏡以獨(dú)立于其他分離光束改變單個(gè)分離光束的發(fā)散性；以及圖8顯示了如何在圖4A、4B和4C的分光鏡中使用電極陣列以改變分離光束的傳播方向。
具體實(shí)施例方式
圖1顯示了說(shuō)明性的已知的現(xiàn)有技術(shù)的光學(xué)系統(tǒng)，其中，使用了分光鏡將傳播的光束分離為按不同方向照射的兩個(gè)分離光束。在該圖中，位于光學(xué)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備內(nèi)的分光鏡101被放置在入射傳播光束102的路徑中。分光鏡101的表面107具有部分反射性，當(dāng)光束102入射到分光鏡101的表面107上時(shí)，光束102的一部分103朝著設(shè)備105的方向反射，而光束102的另一部分104通過(guò)分光鏡101朝著設(shè)備106的方向照射。設(shè)備105和設(shè)備106是光接收器中的光檢測(cè)器。對(duì)于精通本技術(shù)的人所顯而易見(jiàn)的是，分光鏡101必須按這種方式安裝在圖1的光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)，即，使分光鏡與入射光束以及設(shè)備105和106對(duì)齊。如果分光鏡101不對(duì)準(zhǔn)，則需要將分光鏡與光束和設(shè)備進(jìn)行物理上的重新對(duì)準(zhǔn)。到目前為止，這種重新對(duì)準(zhǔn)只能通過(guò)使用機(jī)械致動(dòng)裝置將分光鏡設(shè)備在物理上重新定位和/或手動(dòng)重新定位才是可能做到。
本發(fā)明的發(fā)明人認(rèn)識(shí)到，使用可調(diào)的并且不需要對(duì)分光鏡設(shè)備進(jìn)行物理上的重新定位的分光鏡是理想的。因此，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)明了一種可調(diào)的分光鏡，這種分光鏡使用電潤(rùn)濕技術(shù)改變一個(gè)或多個(gè)分離光束的傳播特性(例如，傳播方向和發(fā)散性)。所產(chǎn)生的設(shè)備消耗的功率很小(例如，在某些情況下＜1毫瓦)，生產(chǎn)起來(lái)相對(duì)便宜，并與常規(guī)的光學(xué)系統(tǒng)兼容。以前也使用電潤(rùn)濕原理(即，使用電場(chǎng)可變地改變基于液體的設(shè)備的特性)來(lái)改變液體微透鏡的焦距和位置。這樣的基于電潤(rùn)濕的微透鏡是待審批的序列號(hào)為No.10/135973，標(biāo)題為“Method and Apparatus for Aligning a Photo-Tunable Microlens”的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)和待審批的序列號(hào)為No.10/139124，標(biāo)題為“Methodand Apparatus for Calibrating a Tunable Microlens”的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)的主題，在此對(duì)這兩個(gè)申請(qǐng)進(jìn)行了引用。在最簡(jiǎn)單的形式中，基于電潤(rùn)濕的微透鏡使用透明的液滴將入射光聚焦到所希望的焦點(diǎn)上。
圖2顯示了一個(gè)現(xiàn)有技術(shù)的簡(jiǎn)單液體微透鏡201的實(shí)施例，該實(shí)施例在上文引用的’973和’124美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)中進(jìn)行了描述，由此，可以使用電潤(rùn)濕現(xiàn)象可逆地改變導(dǎo)電液體(可以是透明的，也可以不是透明的)的液滴202與厚度為“d”和介電常數(shù)為εγ的介電絕緣層203之間的接觸角θ。液滴和絕緣層之間的接觸角θ是由面間表面張力(也稱(chēng)為界面能)“γ”確定的，面間表面張力通常以毫牛頓每米(mN/m)來(lái)度量。如這里所使用的，γs-v是絕緣層203和空氣、氣體或包圍在液滴周?chē)钠渌后w之間的界面張力，γL-v是液滴202和空氣、氣體或包圍在液滴周?chē)钠渌后w之間的界面張力，γs-L是絕緣層103和液滴202之間的界面張力。接觸角θ1是由下列關(guān)系確定的cosθ1=γS-V-γS-LγL-V---(1)]]>諸如金屬電極之類(lèi)的電極204放置在介電層203下面并由該層與液滴202絕緣。液滴202例如可以是水滴，介電絕緣層203例如可以是Teflon/聚對(duì)二甲苯基表面。
當(dāng)液滴202和電極204之間不存在電壓差時(shí)，液滴202保持其由液滴的體積和接觸角θ1定義的形狀，其中，θ1如上所述由界面張力γ確定的。當(dāng)電壓V被施加于電極204時(shí)，電極204和液滴202之間的電壓差使液滴擴(kuò)散。虛線205說(shuō)明了液滴202從其相對(duì)于電極204的中心位置跨層203均勻地?cái)U(kuò)散。具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)在電極204和液滴202之間施加電壓時(shí)，接觸角θ從θ1降到θ2。實(shí)現(xiàn)這種擴(kuò)散所需的電壓V可以介于幾伏特到幾百伏特之間。擴(kuò)散量，即，由θ1和θ2之間的差確定的值，是施加的電壓V的函數(shù)。接觸角θ2可以由下列關(guān)系來(lái)確定cosθ2(V)=cosθ1(V=0)+ϵ0ϵγ2dγL-VV2---(2)]]>其中，θ1是當(dāng)在液滴202和電極204之間不施加電壓時(shí)絕緣層203和液滴202之間的接觸角；γL-V是如上所述的液滴界面張力；εγ是絕緣層203的介電常數(shù)；ε0是8.85×10-12F/M-真空的介電常數(shù)。
圖3顯示了現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)301的實(shí)施例，該結(jié)構(gòu)依靠如上所述的電潤(rùn)濕原理使導(dǎo)電液體302的液滴通過(guò)外殼309，例如，具有圓形截面的玻璃管。這樣的實(shí)施例是待審批的序列號(hào)為No.10/231614，標(biāo)題為“Optical Waveguide Devices With Electro-Wetting Actuation”的專(zhuān)利申請(qǐng)的主題，該申請(qǐng)?jiān)谶@里全部加以引用。與圖2不同，圖3的實(shí)施例使用剛性外殼包圍導(dǎo)電液滴302以完全限制液滴在除x方向之外的所有方向的移動(dòng)。在圖3的實(shí)施例中，液滴受到具有圓截面的管子的限制?？梢允褂弥T如如上所述的電潤(rùn)濕原理可逆地改變液體和外殼309的表面之間的接觸角θ。液滴和絕緣層之間的接觸角θ也是由面間表面張力確定，并可以參照等式1來(lái)計(jì)算。當(dāng)液滴302和電極305之間不存在電壓差時(shí)，液滴302在外殼309內(nèi)保持其位置，接觸角θ1＝θ2，其中，θ1如上所述是界面張力γ確定的。
當(dāng)電壓V被施加于電極305時(shí)，電極305和液滴302之間的電壓差使液滴試圖擴(kuò)散，如圖2表示的情況那樣。具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)在電極305和液滴302之間施加電壓時(shí)，接觸角(在此邊界303A與外殼309的表面相交切)從θ2降低到θ1。實(shí)現(xiàn)這種改變所需的電壓V可以介于幾伏特到幾百伏特之間。移動(dòng)量，即，由θ1和θ2之間的差確定的值，是施加的電壓V的函數(shù)。接觸角θ2也可以參照等式2確定，其中，θ1是當(dāng)在液滴302和電極305之間不施加電壓時(shí)外殼309的表面和液滴302之間的接觸角；γL-V是液滴界面張力；εγ是絕緣層306的介電常數(shù)；ε0是8.85×10-12F/M-真空的介電常數(shù)。由于圖3的液滴在除x方向之外的所有方向的移動(dòng)都受到限制，因此，由施加的電壓V所引起的接觸角的差導(dǎo)致液滴的兩個(gè)相對(duì)的側(cè)面303A和303B之間的力不平衡。結(jié)果，在施加的較高的電壓下液滴朝著液滴的側(cè)面沿方向310移動(dòng)。
本發(fā)明的發(fā)明人認(rèn)識(shí)到，利用如前所述的電潤(rùn)濕技術(shù)制造可調(diào)的分光鏡是有利的。因此，根據(jù)本發(fā)明的原理，圖4A、4B和4C分別顯示了通過(guò)電潤(rùn)濕原理控制液體移動(dòng)的分光鏡401的側(cè)面剖面圖、正面剖面圖和頂視剖面圖。在此實(shí)施例中，參考圖4A，液滴403位于具有反射內(nèi)表面408的示例性的外殼402內(nèi)，所述的反射內(nèi)表面408是反射性的介電材料層。可以在外殼402內(nèi)設(shè)置潤(rùn)滑液，以降低液滴403和外殼402之間的摩擦。表面408可以具有設(shè)置在著名的Teflon材料襯底上的CYTOP透明涂層。CYTOP是由Asahi Glass，Inc.制造的非晶態(tài)氟碳化合物聚合物，其特征在于，其在某種程度上具有有利的憎水特性。精通本技術(shù)的人可以認(rèn)識(shí)到，許多材料適合于獲得諸如這里所描述的分光鏡中的表面所需的這種特性。外殼402具有矩形截面，然而，那些精通本技術(shù)的人可以同樣認(rèn)識(shí)到，許多截面形狀(例如，橢圓形)也是同樣有益的。分別位于液滴403上方和下方的電極405和406由介電層407與液滴403分開(kāi)。介電層407中的通道409通過(guò)使液體與接地電極412接觸而允許液滴接地。如以前所討論的，通過(guò)改變電極406和405的相對(duì)電壓，液滴403的一個(gè)或多個(gè)部分可以在外殼402內(nèi)沿x方向移動(dòng)。接觸角θ2和θ3(以后分別稱(chēng)為液滴的上升邊和下降邊的垂直接觸角)可以參照等式1和2確定。
圖4B顯示了圖4A的分光鏡的截面。具體來(lái)說(shuō)，圖4B代表了分光鏡401在如圖4A所示的平面A-A′處的截面。在圖4B中可以看出，與以前的在外殼內(nèi)移動(dòng)液滴的實(shí)施例不同，電極406A/C和406B/D只能部分地跨液滴403的寬度延伸。如此，液滴403被分成由區(qū)域404(以下稱(chēng)為過(guò)渡區(qū)域404)分開(kāi)的部分403A和403B。
圖4C顯示了用于將示例性光束409分離為多個(gè)光束的圖4A的分光鏡的頂視剖面圖。具體來(lái)說(shuō)，圖4C代表了分光鏡401在如圖4B所示的平面B-B′處的截面。在圖4C的說(shuō)明性的實(shí)施例中，當(dāng)相等的電壓被施加于電極406C(和/或如圖4B所示的406A)和406D(和/或如圖4B所示的406B)，使液滴403的部分403A和403B沿方向413移動(dòng)。如此，對(duì)于施加于電極406C(和/或如圖4B所示的406A)和406D(和/或如圖4B所示的406B)的給定電壓，可以說(shuō)，部分403A和403B分別構(gòu)成曲率半徑為R2的兩個(gè)透鏡411和410。那些精通相關(guān)技術(shù)的人員將從前面對(duì)電潤(rùn)濕的討論中知道，液滴部分403A和403B的位移量(因此，透鏡411和410的曲率半徑)與施加于電極406C(和/或如圖4B所示的406A)和406D(和/或如圖4B所示的406B)的電壓量成正比。曲率半徑為R3的過(guò)渡區(qū)域404用于將液滴分開(kāi)以產(chǎn)生液滴403的兩個(gè)部分403A和403B。此過(guò)渡區(qū)域是由于缺少施加于電極406C和406D之間的過(guò)渡區(qū)域404中的液滴的電壓所造成的。過(guò)渡區(qū)域404中缺少電極產(chǎn)生了大的垂直接觸角θ3。結(jié)果，位于區(qū)域404的任何一側(cè)的液滴構(gòu)成兩個(gè)具有半圓形斷面的透鏡，如圖所示，定位于過(guò)渡區(qū)域404的邊界420和側(cè)壁421之間的中點(diǎn)處的透鏡的位移最大。曲率半徑R1、R2和R3分別取決于垂直接觸角θ1、θ2和θ3。具體來(lái)說(shuō)，液滴的上升邊上的過(guò)渡區(qū)域的曲率半徑R3取決于液滴的下降邊的曲率半徑R1、下降邊的接觸角θ1和過(guò)渡區(qū)域的接觸角θ3。過(guò)渡區(qū)域404的曲率半徑R3可以表示為R3=h2(cosθ1-cosθ3)-R1---(3)]]>其中h是如圖4A所示的外殼的高度。同樣，圖4C中的透鏡410和411的曲率半徑R2可以由下列等式確定R2=R1-h2(cosθ1-cosθ2)---(4)]]>如此，通過(guò)使用以前描述的電潤(rùn)濕技術(shù)改變垂直接觸角θ1、θ2和θ3，可以改變或調(diào)整曲率半徑R1、R2和R3。
精通本技術(shù)的人可以認(rèn)識(shí)到，雖然在此示范性的實(shí)施例中顯示了兩個(gè)透鏡(透鏡411和410)，通過(guò)以不同的方式安排電極(例如，通過(guò)添加彼此隔開(kāi)的附加電極)，可以產(chǎn)生由諸如區(qū)域404之類(lèi)的過(guò)渡區(qū)域分開(kāi)的任意數(shù)量的透鏡。再一次參考圖4C的說(shuō)明性實(shí)施例，使用了電極405，通過(guò)再一次依靠電潤(rùn)濕原理，構(gòu)成液滴403的區(qū)域403C，如此構(gòu)成半徑為R1的第三透鏡414。液滴403的表面中形成了透鏡410和411的部分以下簡(jiǎn)稱(chēng)為液滴的第一表面，液滴403的表面中形成了透鏡414的部分以下簡(jiǎn)稱(chēng)為液滴的第二表面。
圖5顯示了如何使用圖4A、4B和4C的分光鏡在操作上將入射光束409分離為示例性的多個(gè)光束503和505。具體來(lái)說(shuō)，使用上文討論的電潤(rùn)濕技術(shù)按以下方式選擇透鏡410和411的曲率半徑(圖4C中的R2)，即，當(dāng)光束409入射到那些透鏡上時(shí)，它們通過(guò)操作以將光束409的一部分聚焦到焦平面501內(nèi)的不同的焦點(diǎn)415和416上。透鏡410和411的焦距f由下列等式確定f=[Rnlens-nsurround]·nlens---(5)]]>其中，R是透鏡的半徑，nlens是透鏡的折射率，nsurround是透鏡周?chē)慕橘|(zhì)的折射率。所產(chǎn)生的兩個(gè)具有焦點(diǎn)415和416的分離光束穿過(guò)液體，直到到達(dá)透鏡414，而透鏡414的作用是引導(dǎo)分離輸出光束502和504分別按所希望的方向(如方向503和505)照射。焦平面501(以下簡(jiǎn)稱(chēng)為主透鏡焦平面)是透鏡414的焦平面。將透鏡410和411的焦點(diǎn)415和416設(shè)置在焦平面501內(nèi)將導(dǎo)致輸出光束502和504成為平行光束(即，既不是收斂光束，也不是發(fā)散光束)。如此，通過(guò)利用上文所討論的電潤(rùn)濕技術(shù)調(diào)整透鏡410和411的曲率半徑，可以獲得平行輸出光束。
圖6A、6B和6C說(shuō)明了如何通過(guò)調(diào)節(jié)液滴403的特性(例如結(jié)合圖4所討論的那樣調(diào)節(jié)曲率半徑)來(lái)改變諸如透鏡410和411之類(lèi)的透鏡的光學(xué)特性，從而改變分離光束的傳播特性。具體來(lái)說(shuō)，如圖6A所示(類(lèi)似于圖5的分光鏡)，當(dāng)透鏡410和411的曲率半徑(圖4C中的R2)使得焦點(diǎn)415和416位于主透鏡焦平面501中，則輸出光束605和606為平行光束。然而，如圖6B和6C所示，通過(guò)改變透鏡410和411的曲率半徑(例如，通過(guò)改變液滴403的垂直接觸角)，可以改變輸出光束的收斂性或發(fā)散性。或者，通過(guò)改變圖4C中的透鏡414的曲率半徑可以獲得相同的收斂性或發(fā)散性。這在例如使分光鏡及其他光學(xué)組件對(duì)齊或者增大或減小所產(chǎn)生的分離光束的功率時(shí)是需要的。在圖6B的說(shuō)明性的實(shí)施例中，透鏡410和411的曲率半徑相對(duì)于圖6A中的曲率半徑增大，相應(yīng)地，透鏡的焦距(由等式5確定)也增大。結(jié)果是，焦點(diǎn)415和416沿遠(yuǎn)離主透鏡焦平面501的方向607移動(dòng)。通過(guò)減小透鏡414的曲率半徑可以取得相同的結(jié)果(焦點(diǎn)415和416相對(duì)于焦平面501的位移)。結(jié)果，如輸出光束601和602所示，輸出光束在傳播到目的地時(shí)收斂。相反，如圖6C所示，當(dāng)透鏡410和411的曲率半徑相對(duì)于圖6A中的曲率半徑減小時(shí)，透鏡的焦距縮小。因此，在此情況下，焦點(diǎn)415和416沿遠(yuǎn)離主透鏡焦平面501的方向608移動(dòng)。通過(guò)增大透鏡414的曲率半徑可以取得相同的結(jié)果。因此，如輸出光束603和604所示，輸出光束在傳播到目的地時(shí)發(fā)散。
在上面的討論中，假定透鏡410和411的曲率半徑R2是相等的。然而，如圖7所示，可以使用電潤(rùn)濕技術(shù)調(diào)整液滴403，以使得兩個(gè)透鏡中每一個(gè)透鏡的曲率半徑不同。具體來(lái)說(shuō)，在此示例性的實(shí)施例中，向電極406C(以及圖4B中的電極406A)施加的電壓比向電極406D(以及圖4B中的電極406B)施加的電壓高。結(jié)果，透鏡410的曲率半徑比透鏡411的曲率半徑小，如此使透鏡410的焦點(diǎn)415更接近于透鏡410并且距主透鏡焦平面501的距離為d。在此說(shuō)明性的示例中，透鏡411的曲率半徑是這樣的，即，使得焦點(diǎn)416位于主透鏡焦平面501中。結(jié)果，輸出光束702是沿方向703傳播的平行光束，而輸出光束701是沿方向704傳播的發(fā)散光束。如上所述，希望能夠彼此獨(dú)立地調(diào)整各分離光束，以便例如調(diào)整單個(gè)分離光束的每單位面積的功率。
最后，圖8A和8B說(shuō)明了調(diào)節(jié)輸出分離光束的傳播特性的另一種方法。具體來(lái)說(shuō)，通過(guò)使用電極陣列804而不是單個(gè)電極(如圖7中的406D)，可以改變輸出光束的出射角和/或強(qiáng)度(功率)。參考圖8A和8B，這種改變是通過(guò)只向陣列804中的一部分電極施加電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)的。因此，液滴403的較小的部分沿方向809移動(dòng)，如此構(gòu)成了透鏡805。精通本技術(shù)的人可以認(rèn)識(shí)到，與例如透鏡810相比，這種較小的透鏡將使從方向801進(jìn)入分光鏡的光束的較小的部分聚焦。結(jié)果，輸出分離光束807的功率將相應(yīng)地降低。此外，由于較小的透鏡805遠(yuǎn)離過(guò)渡區(qū)域404移動(dòng)，所產(chǎn)生的沿方向802傳播的輸出光束807將具有出射角θD。如圖8B所說(shuō)明的，當(dāng)透鏡805沿相反方向更靠近過(guò)渡區(qū)域404移動(dòng)時(shí)，當(dāng)與圖8A的透鏡位置相比時(shí)，沿方向803傳播的輸出光束808的出射角θD降低。如前面所討論的，由于焦點(diǎn)415位于主透鏡焦平面501中，輸出光束807和808是平行光束。
前述的內(nèi)容只是說(shuō)明本發(fā)明的原理?？梢岳斫?，那些精通本技術(shù)的人將能設(shè)計(jì)出各種方案(雖然這里沒(méi)有明確地描述或顯示)以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的原理，這些都在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。此外，這里列舉的所有示例和條件性語(yǔ)言只用于說(shuō)明，以幫助讀者理解本發(fā)明的原理，本發(fā)明不局限于這樣的具體列舉的示例和條件。此外，這里列舉了本發(fā)明的各個(gè)方面和實(shí)施例的所有陳述以及特定的示例，都被認(rèn)為涵蓋其功能性等同物。
權(quán)利要求
1.一種設(shè)備，包括位于外殼內(nèi)的導(dǎo)電液體的液滴，該外殼適合于包含所述液滴；以及用于在導(dǎo)電液體的所述液滴的至少第一表面上形成多個(gè)液體透鏡的裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述的用于形成多個(gè)液體透鏡的裝置包括多個(gè)電極，所述多個(gè)電極這樣排列，以便響應(yīng)于被施加到所述多個(gè)電極的第一電壓，在導(dǎo)電液體的所述液滴的至少第一表面上形成多個(gè)液體透鏡。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中，所述多個(gè)電極中的每一個(gè)電極位于所述外殼中并與所述多個(gè)電極中的其他電極電絕緣。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中，所述多個(gè)電極這樣排列，以便響應(yīng)于至少第二電壓形成所述多個(gè)液體透鏡。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中，所述第一電壓與所述第二電壓相同。
6.一種分光鏡，包括位于外殼內(nèi)的導(dǎo)電液體的液滴，該外殼適合于包含所述液滴；以及多個(gè)電極，所述多個(gè)電極這樣排列，以便響應(yīng)于被施加到所述多個(gè)電極的第一電壓，在導(dǎo)電液體的所述液滴的至少第一表面上形成多個(gè)液體透鏡。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的分光鏡，其中，所述多個(gè)電極中的每一個(gè)電極位于所述外殼中并與所述多個(gè)電極中的其他電極電絕緣。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的分光鏡，其中，所述多個(gè)電極這樣排列，以便響應(yīng)于至少第二電壓形成所述多個(gè)液體透鏡。
9.一種分離光束的方法，所述方法包括向多個(gè)電極施加至少第一電壓，由此在導(dǎo)電液體的液滴的至少第一表面上形成多個(gè)液體透鏡；以及以這種方式接收光束，以使得所述光束入射到所述多個(gè)液體透鏡中的至少一個(gè)透鏡上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，進(jìn)一步包括向所述多個(gè)電極施加第二電壓。
全文摘要
本文說(shuō)明了使用電潤(rùn)濕技術(shù)改變一個(gè)或多個(gè)光束的傳播特性的可調(diào)分光鏡。具體來(lái)說(shuō)，向裝入外殼內(nèi)的液體的一個(gè)區(qū)域應(yīng)用電潤(rùn)濕原理以形成許多液體透鏡。當(dāng)光束入射到該許多透鏡上時(shí)，該許多透鏡轉(zhuǎn)換對(duì)應(yīng)的許多輸出分離的光束中的部分光束。液體的區(qū)域可控制地在外殼內(nèi)移動(dòng)以修改所述的許多透鏡中的至少第一透鏡的至少第一光學(xué)特性，從而改變至少一個(gè)分離光束的傳播特性。
文檔編號(hào)G02B27/14GK1580827SQ20041005632
公開(kāi)日2005年2月16日 申請(qǐng)日期2004年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月8日
發(fā)明者約翰·P·戴維斯, 蒂莫非·N·科魯朋金 申請(qǐng)人:朗迅科技公司