创新点：可调液体透镜具有焦距连续可调、响应速度快、功耗低和轻小型化等独特优势，已广泛应用于成像等领域。本文综述了可调液体透镜的研究背景和发展历程，根据驱动机理对可调液体透镜进行了科学分类，并详细介绍了可调液体透镜技术的最新进展和未来发展方向。

 

透镜是光学成像系统的最基本元件。传统透镜由玻璃、塑料或其他固体材料制成，制成后其焦距固定，无法自适应调节。液体透镜是以液体为光学介质的界面曲率可变的新型光学透镜，以电压或电流等为操控手段，通过界面曲率变化代替常规机械移动实现焦距连续调节。液体透镜提供了一种新型快速变焦方法，为高性能成像注入了新的活力。目前，液体透镜已经应用于手机摄像模组、工业相机、读码器、显微镜、微投影和AR/VR等多个领域，基于液体透镜的成像系统具有结构紧凑、响应快速、操作方便、重量轻等优点。

北京航空航天大学王琼华教授团队对液体透镜技术进行了综述，以帮助读者便捷、全面地了解该技术。文章首先简介了液体透镜的技术背景和意义，然后通过对现有液体透镜的全面调研，提出了一种科学的分类方法，依据驱动机理的不同将液体透镜分为“直接驱动型”、“间接驱动型”和“混合驱动型”三大类，其中“直接驱动型”包括电润湿驱动、介电泳驱动等三类，“间接驱动型”包括压电元件驱动、介电弹性体驱动等十一类，“混合驱动型”又分为静电-液压驱动、静电-电润湿驱动等四类。文章对每类液体透镜的驱动原理、技术现状、性能特点和局限性等进行了详细分析，并对各类驱动的技术特点进行了归纳和比较，提供了液体透镜选型的参考建议。

文章指出液体透镜当前的局限性主要体现在通光孔径、环境适应性、响应一致性、动态控制迟滞等方面，未来液体透镜可以从新驱动机制、新结构、新材料等方向开展研究，例如介电润湿驱动可有助于解决接触角饱和问题；液体-超表面复合透镜可成为微小型高性能镜头的一种解决方案；超疏水材料可有助于提升大孔径液体透镜的光焦度范围等。此外，文章还对液体透镜的未来应用领域进行了展望，重点分析了其在智能光学设备、可穿戴光学设备和微小型光机系统三个领域的优势与难题。

液体透镜是光学设计、表面化学、材料化学和微机电等多项技术凝聚的产物，在过去二十余年内得到了广泛和深入的研究。液体透镜为光学变焦和光场调控提供了一种新模式，已经初步应用于成像仪器等光电系统中。随着现代光电系统向智能化、轻小型化、集成化的不断发展以及液体透镜性能的不断突破，可以预见液体透镜将会得到长效的发展和更加广泛的应用。相关论文在线发表在Laser & Photonics Reviews上，论文第一作者和通讯作者分别为北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院的刘超副教授和王琼华教授。

 

论文信息：

 

Tunable Liquid Lenses: Emerging Technologies and Future Perspectives

Chao Liu, Yi Zheng, Rong-Ying Yuan, Zhao Jiang, Jin-Bo Xu, You-Ran Zhao, Xin Wang, Xiao-Wei Li, Yan Xing, Qiong-Hua Wang*

Laser & Photonics Reviews

DOI: 10.1002/lpor.202300274

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/lpor.202300274