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  1. NTU Theses and Dissertations Repository
  2. 電機資訊學院
  3. 光電工程學研究所
請用此 Handle URI 來引用此文件: http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/19613
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DC 欄位值語言
dc.contributor.advisor蔡睿哲(Jui-che Tsai)
dc.contributor.authorCheng-Huan Lyuen
dc.contributor.author呂承桓zh_TW
dc.date.accessioned2021-06-08T02:08:36Z-
dc.date.copyright2016-02-24
dc.date.issued2016
dc.date.submitted2016-01-29
dc.identifier.citation[1] H. Yu, G. Zhou, Y. Du, X. Mu, and F. S. Chau, “ MEMS-Based tunable iris diaphragm, ” Journal of Microelectromechanical Systems, Vol. 21, No.5, pp. 1136-1145, 2012
[2] H. Yu, G. Zhou, and F. S. Chau, “An electrostatically-driven MEMS tunable miniature iris diaphragm, ” 2012 International Conference on Optical MEMS and Nanophotonics (OMN) , pp. 164-165, 2012
[3] P. Müller, N. Spengler, H. Zappe, W. Mönch, “An optofluidic concept for a tunable micro-iris,” Journal of Microelectromechanical Systems, Vol. 19, No. 6, pp. 1477-1484, 2010
[4] Y. Hongbin, Z. Guangya, C. Siong, and L. Feiwen, “Optofluidic variable aperture,” Optics Letters, Vol. 33, pp. 548-550, 2008
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[8] H. Ren and S. Wu, 'Optical switch using a deformable liquid droplet,' Optics Letters., Vol. 35, pp. 3826-3828, 2010
[9] 陳帛鈞, 無移動結構之可調變固態微型光圈, 國立臺灣大學光電工程學研究所碩士論文, 2015
[10] Bo-Jiun Chen, Cheng-Huan Lyu, Chih-Chieh Chang, Cheng-Hua Tsai, and Jui-Che Tsai, “Solid-State Variable Micro Aperture With No Moving Component,” 2014 International Conference on Optical MEMS and Nanophotonics (OMN), pp. 69-70, 2014
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[14] Amnon Yariv and Pochi Yeh, Photonics, Optical Electronics in Modern Communications, Sixth Edition, Oxford University Press, Incorporated, 2007
[15] Hermann A. Haus, Waves and Fields in Optoelectronics, Prentice-Hall, Inc., Englewood Cliffs, New Jersey, 1984
[16] http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/geoopt/lenmak.html
[17] http://www.microchemicals.com/downloads/application_notes.html
[18] 張智傑, 應用於光學辨識系統之可獨立調變貓眼回射器陣列, 國立臺灣大學光電工程學研究所碩士論文, 2012
[19] Jing Lv, and Shengni Zhang, “Effect of Thicknesses on the Optical and Electrical Properties of Ag Films on PET Substrates, ” Advanced Materials Research, Vol. 79-82, pp. 655-658, 2009
[20] P. Formentín, R. Palacios, J. Ferré-Borrull, J. Pallarés, L.F. Marsal, “Polymer-dispersed liquid crystal based on E7: Morphology and characterization,” Synthetic Metals, Vol. 158, Issues 21–24, pp. 1004-1008, 2008
[21] 蔡佳怡, 摻雜染料「液晶-聚合物」薄膜在光學快速記錄性質之研究, 國立成功大學物理所碩士論文, 2002
[22] https://www.norlandprod.com/adhesiveindex2.html#noa
[23] Lasos Lasertechnik GmbH, Helium Neon Laser Module for OEM Application, Lasos Lasertechnik GmbH
[24] 艾里斑(Airy disc)圖表引用, https://en.wikipedia.org/wiki/Airy_disk
dc.identifier.urihttp://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/19613-
dc.description.abstract本研究提出一個創新的方法,且經實驗後成功製出固體微型可調變光圈元件,而光圈的透光孔徑可藉由施加不同電壓產生連續調變的效果。
 在元件的設計中,分為半球型微透鏡結構與高分子分散型液晶薄膜(Polymer-dispersed liquid crystal, PDLC)兩個主要部分。其中,本研究對於微透鏡結構,提出兩種不同的製作方法,分別為黃光顯影製程中的熱整流法(Thermal reflow process),以及使用微量型注射器(Nanoliter injector)進行微結構的滴定。而元件的調變機制,是透過兩平行基板間因微透鏡結構產生的高度差,在施加相同電壓下會產生不同強度分布的電場值,利用該電場值差異來驅使高分子分散型液晶產生透光率的改變。而由於光圈元件中央的薄膜較薄,因此光圈的開孔變化會由中心向外漸行透光,以達到改變電壓下的連續調變效果。
 在光圈孔徑的量測上,本研究使用顯微鏡搭配CCD進行開孔影像的對焦和捕捉,再透過優化後的演算法求得光圈束寬與電壓的對應關係。最後,藉由改變結構高度及液晶薄膜厚度等製程參數,進一步探討元件優化前後的差異。
zh_TW
dc.description.abstractThe thesis proposes an innovative way to fabricate solid tunable micro apertures. The aperture size can be changed continuously by applied different voltages.
By appropriately combining two liquid materials, E7 and NOA-65, we make PDLC (Polymer-dispersed liquid crystal) which plays an important role in the transmittance of light in the device. In addition, we try to make a micro lens structure by two different methods, which are photolithography with Thermal reflow process , and the way to produce NOA-65 micro droplets by a nanoliter injector. With the change of the gap formed by the micro lens structure between two substrates, the various electric field will be yielded inside the device as applied constant voltage. At the same time, liquid crystals in the PDLC film direct in distinct angles due to the different electric field. And this status can make a difference of light transmittance on the surface of device. By the symmetric structure of micro lens, we can successfully fabricate an aperture with a circle shape and the aperture size can be enlarged or narrowed with various intensity of applied voltage.
Finally, we use microscope with CCD to capture images of aperture and find out a valid way to measure the true aperture size on the device by switching focal planes. With the optimized program to deal with images taken by camera, we have a reliable way to find the relationship between the tendency of the various apertures and the increasing applied voltage. Besides, the different parameters in the fabrication of the device are completed. And we will make a comparison on different kinds of devices in the section of discussion.
en
dc.description.provenanceMade available in DSpace on 2021-06-08T02:08:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1
ntu-105-R02941016-1.pdf: 7286662 bytes, checksum: 4cf4b9c6b768bba34dca7599db93569b (MD5)
Previous issue date: 2016
en
dc.description.tableofcontents誌謝 i
中文摘要 ii
ABSTRACT iii
CONTENTS iv
LIST OF FIGURES vii
LIST OF TABLES xiv
Chapter 1 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 文獻回顧 1
1.2.1 微機電刀刃結構之調變光圈元件(Blade-based MENS apertures) 1
1.2.2 光流體結構之調變光圈元件(Optofluidic-based apertures) 3
1.3 研究動機 8
Chapter 2 可調變光圈之設計與理論分析 9
2.1 高分子分散型液晶薄膜(PDLC)介紹 9
2.1.1 PDLC簡介 9
2.1.2 PDLC工作原理 9
2.2 可調變光圈設計概念 10
2.2.1 概念發想 10
2.2.2 結構設計 12
2.3 高斯光束之孔洞與透鏡傳播理論 13
2.3.1 高斯光束傳播理論 14
2.3.2 高斯光束之薄透鏡傳播理論 16
Chapter 3 可調變光圈之製程與組裝 18
3.1 微透鏡結構製程 18
3.1.1 熱整流法(Thermal reflow process) 18
3.1.2 微量型注射器(Nanoliter injector)製備高分子微透鏡結構 26
3.1.3 微透鏡結構之導電層製備 29
3.2 可調變光圈高分子分散型液晶(PDLC)之薄膜製備與組裝 35
3.2.1 液晶材料的特性 35
3.2.2 液晶混合液製備 36
3.2.3 光圈結構液晶薄膜組裝 41
Chapter 4 可調變光圈之開孔量測方法 43
4.1 顯微鏡對焦法求光開孔 43
4.1.1 量測系統架構 43
4.1.2 CCD影像演算法優化與光開孔計算 45
4.1.3 影像雜訊與曝光強度校正 52
4.1.4 光開孔量測之對焦位置 56
4.1.5 有效光圈開孔取值 61
4.2 以雷射搭配光學系統法求光開孔 64
4.2.1 量測系統架構 64
4.2.2 以高斯光束傳播理論解釋量測結果 67
4.2.3 以艾里斑(Airy disc)繞射(diffraction)理論解釋量測結果 70
Chapter 5 光圈元件的優化分析與結果討論 76
5.1 元件的優化與分析 76
5.1.1 微透鏡結構的高度與透光特性分析 76
5.1.2 高分子微透鏡結構優化 84
5.1.3 導電層膜厚特性探討 89
5.2 結果討論 91
5.2.1 不同厚度參數之微透鏡結構的光圈開孔比較 91
5.2.2 光圈開孔趨勢分析 105
5.2.3 不同結構開孔比較與分析 113
Chapter 6 結論與未來展望 120
6.1 結論 120
6.2 未來展望 121
參考資料 122
dc.language.isozh-TW
dc.title固體微型可調變光圈之設計、製作與特性量測zh_TW
dc.titleDesign, Fabrication, and Characterization of Solid Tunable Micro Aperturesen
dc.typeThesis
dc.date.schoolyear104-1
dc.description.degree碩士
dc.contributor.oralexamcommittee孫家偉,呂志偉
dc.subject.keyword微型光圈,固態可調變,zh_TW
dc.subject.keywordMicro Aperture,Solid Tunable,en
dc.relation.page123
dc.rights.note未授權
dc.date.accepted2016-01-30
dc.contributor.author-college電機資訊學院zh_TW
dc.contributor.author-dept光電工程學研究所zh_TW
顯示於系所單位:光電工程學研究所

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