Дипломная работа на тему "ТЮМГУ | Разработка адаптивных тороидальных микролинз, управляемых лазерным излучением"

Работа на тему: Разработка адаптивных тороидальных микролинз, управляемых лазерным излучением
Оценка: отлично.
Оригинальность работы на момент публикации 50+% на антиплагиат.ру.
Ниже прилагаю все данные для покупки.
https://studentu24.ru/list/suppliers/Anastasiya1---1326

Описание работы

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕI-ПIЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
Кафедра прикладной и технической физики

РЕКОМЕНДОВАНО К ЗАЩИТЕ В ГЭК

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА
бакалаврская работа
РАЗРАБОТКА АДАПТИВНЫХ ТОРОИДАЛЬНЫХ МИКРОЛИНЗ, УПРАВЛЯЕМЫХ ЛАЗЕРНЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ

03.03.02 Физика
Профиль «Фундаментальная физика»

Тюмень 2022 год

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА 1. ОБЗОР СОВРЕМЕННЫХ ОПТОЖИДКОСТЫХ СИСТЕМ 6
1.1. НАГНЕТАТЕЛЬНЫЕ 6
1.2. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ 10
1.3. КОНЦЕНТРАЦИОННЫЕ 12
1.4. ОСНОВАННЫЕ НА ЭФФЕКТЕ МАРАНГОНИ 12
ВЫВОД К ГЛАВЕ 1 23
ГЛАВА 2. ТОРОИДАЛЬНЫЕ ЛИНЗЫ 24
ВЫВОД К ГЛАВЕ 2 25
ГЛАВА 3. ПОДГОТОВКА К ЭКСПЕРИМЕНТУ 26
3.1. ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ 26
3.2. ПОДБОР ИССЛЕДУЕМЫХ ЖИДКОСТЕЙ И КРАСИТЕЛЕЙ 28
3.3. ПОДБОР СВЕТОФИЛЬТРА 30
3.4. ИЗМЕРЕНИЕ МОЩНОСТИ ИЗЛУЧЕНИЯ ЛАЗЕРА 30
3.5. ВЫЧИСЛЕНИЕ ОПТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ 31
ВЫВОД К ГЛАВЕ 3 33
ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ 34
4.1. КАПЛЯ-ЛИНЗА НА ОСНОВЕ ПРОПИЛЕНГЛИКОЛЯ 34
4.2. КАПЛЯ-ЛИНЗА НА ОСНОВЕ ПАВ TRITON X-100 37
4.3. КАПЛЯ-ЛИНЗА НА ОСНОВЕ БЕНЗИЛОВОГО СПИРТА 41
ВЫВОД К ГЛАВЕ 4 42
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 44
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 45
ПРИЛОЖЕНИЕ. ФОТОГРАФИИ КАПЕЛЬ-ЛИНЗ С УВЕЛИЧЕНИЕМ МОЩНОСТИ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ 46

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность исследования. Оптические системы в последние десятилетия находят все большее количество практических применений. Актуальные задачи, стоящие перед человеком в таких областях как наука, медицина, промышленность, изготовление различного рода карманных вычислительных устройств, требуют усложнения оптических систем. Особая трудность в изготовлении, оптимизации и настройке оптических приборов возникает в тех задачах, где требуется малый размер системы. Например, остро стоит вопрос об уменьшении камер в мобильных устройствах. Поскольку трудно уместить классическую оптическую систему, состоящую из твердотельных линз, приводимых в движение механическим приводом, в тонкий корпус смартфона, планшета или ноутбука. Эти обстоятельства привели к возникновению и развитию такой области научного познания как микрооптика.
Основной задачей микрооптики является разработка оптических компонентов и состоящих из них оптических систем, построенных в микромасштабах. Оптические приборы, основанные на таких системах, будут обладать компактным устройством. В роли оптических компонентов в данном случае могут выступать микролинзы, микропризмы, дифракционные оптические элементы, обладающие малыми (не больше нескольких миллиметров) размерами.
Ключевая проблема, возникающая при использовании таких систем - их настройка. Действительно, при классическом подходе в изготовлении миниатюрного оптического устройства, выходит, что в рамках малых размеров системы затруднительно менять ее оптические свойства, если возникает такая потребность [5]. Поэтому функциональность этих устройств будет сильно ограничена, меняющимся в малом диапазоне или вовсе постоянным фокусным расстоянием. Значит, получение изображения объектов, находящихся на расстоянии, выходящего за рамки пределов измерения оптического устройства будет в значительной степени затруднено.
Одним из подходов к решению данной проблемы является применение микрообъемов жидкости в качестве оптических систем. Эта идея привела к появлению научной области, лежащей на стыке микрооптики и микрофлюидики
– микрооптофлюидики [4].
Адаптивность оптических параметров, таких как фокусное расстояние и оптическая сила будет осуществляться при данном подходе изменением кривизны поверхности, преломляющей свет. Управление формой реализуется приложением внешних сил различной природы: сил электрического поля, давления газа, жидкости и так далее [7]. Эта настройка увеличивает рабочий диапазон устройства, основанного на технологиях такого рода. За счет увеличения диапазона возможных фокусных расстояний системы увеличивается и диапазон допустимых расстояний от объектива оптического устройства до предмета.
В последние годы, чтобы удовлетворять запросам, описанным выше, число таких адаптивных микрооптических систем и способов их реализации растет относительно макрооптических систем [10], [7].
Важным вопросом в современной оптике также является получение оптических приборов с возможностью модуляции конфигурации пучка света. В частности, интерес вызывает получение линз в форме тора. Тороидальные линзы активно используются сейчас в медицине, а также могут быть использованы непосредственно для получения круговой формы пучка света. Круговые пучки света и другие сложные формы пучка применяются, например, в литографии [11]. Изготовление твердотельных тороидальных линз проблематично из-за сложности их формы, в силу этого возникает идея применять оптожидкостные технологии для получения и исследования тороидальных линз.
В связи с вышеперечисленными факторами можно считать эту тему достаточной актуальной и требующей исследования.
Цели и задачи исследования
Цель: разработка и исследование адаптивной тороидальной линзы, управляемой лазерным излучением.
Данной цели посвящены следующие задачи:
1) Разработка экспериментальной установки для проведения опытов по получению тороидальной линзы и исследованию её оптических свойств и формы;
2) Подбор жидкости с оптимальными параметрами (высокая температура кипения, большой температурный коэффициент поверхностного натяжения, оптимальная вязкость);
3) Проведение экспериментов по управлению формой поверхности жидкой линзы;
4) Анализ результатов.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Malyuk A. Varifocal liquid lens actuated by laser-induced thermal Marangoni forces / A.Yu. Malyuk and N.A. Ivanova // Applied Physics Letters. 018. Vol. 112. No. 103701. 4 p.
2. Malyuk A. Optofluidic lens actuated by laser-induced solutocapillary forces / A.Yu. Malyuk, N.A. Ivanova // Optics Communications. 2017. Vol. 392. Pp. 123-127.
3. Малюк А.Ю. Изучение теплового воздействия лазерного излучения на сидячие капли и тонкие пленки жидкости для разработки адаптивных элементов оптики: специальность 01.04.14 Теплофизика и теоретическая теплотехника: дис. канд. физ.-мат. наук. Тюмень, 2019. 104 с.
4. Muller P. Tunable Optofluidic Apertures // Research in Micro-optics. 2012. Vol. 11. 252 p.
5. Chen Q. Optofluidic Tunable Lenses for In-Plane Light Manipulation / Qingming Chen, Tenghao Li, Zhaohui Li, Jinlin Long and Xuming Zhang // Micromachines. 2018. Vol. 9. No. 97. 16 p.
6. Nguyen N. Micro-optofluidic Lenses: A review // BIOMICROFLUIDICS. 2010. Vol. 4. No. 031501. 15 p.
7. Kartikeya M. Recent Developments in Optofluidic Lens Technology / Kartikeya Mishra, Dirk van den Ende and Frieder Mugele // Micromachines. 2016. Vol. 7. No. 102. 24 p.
8. Seow Y. Optofluidic variable-focus lenses for light manipulation / Y.C. Seow, S.P. Lim and H.P. Lee // Lab on a Chip. 2012. Vol. 12. Pp. 3810-3815.
9. Roshan P. Membrane-less variable focus liquid lens with manual actuation / Roshan Patra, Shivam Agarwal, Sasidhar Kondaraju, Supreet Singh Bahga
// Optics Communications. 2017. Vol. 389. Pp. 74-78.
10. Liang D. Zoom optical system using tunable polymer lens / Dan Liang, Xuan Yin Wang // Optics Communications. 2016. Vol. 371. Pp. 189-195.
11. Cadarso J. Microlenses with defined contour shapes / V.J. Cadarso, K. Pfeiffer [et al.] // Optic Express. 2011. Vol. 19. No. 19. 7 p.