Mao et al., Biomicrofluidics, vol.4, issue 4, American Institute of

Physics, Dec. 2010

Optofluidic tunable microlens by manipulating the liquid meniscus using a flared microfluidic structure

Antoine Leblanc-Hotte, École Polytechnique de Montréal, Laboratoire des Micro et Nano

Systèmes, 17 fév. 2011

IntroductionTechniques existantes pour focaliser la lumière dans le plan

du microsystème:Canaux microfluidiques courbés avec des liquides de différents

indices de réfractionCanaux microfluidiques courbés avec un flux laminaire de deux

fluides misciblesLa « lentille » à l’interface des deux liquides possède une rugosité

extrêmement faible → moins d’aberrations optiquesFocalisation hydrodynamique d’un liquide avec un indice de

réfraction plus grandGradient d’indice de réfraction par la diffusion de particules vers

un flux laminaire adjacentPermet de courber la propagation de la lumière à cause du profil d’indice

en sécante hyperbolique.

Désavantages:Nécessite différents liquides avec des indices de réfraction

précisNécessite parfois un débit constant de fluides

Principe de fonctionnement

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• Angle de contact constant entre le CaCl2 et le PDMS, i.e. environ 90°• Structure évasée du microcanal• Faible pression constante du liquide → équilibre avec la pression d’air• Petite ouverture optique créer par des microcanaux remplis d’encre

Résultats

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nPDMS=1,412 nCaCl2

(5M)=1,445

Résultats

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• Les propriétés de surface du PDMS avec l’interface air-CaCl2 ainsi que la forme évasée du canal microfluidique permettent d’obtenir une lentille convexe qui focalise la lumière.

• La variation du rapport des pressions entre le liquide et l’air crée la variation de la longueur focale.

• L’ajustement de la longueur focale a été réalisé sur 500 um• En utilisant une pompe à pression précise au nanolitre, la résolution de la

lentille devient < 1um• Stabilité de la lentille jusqu’à 4h

Tracé des rayons simulé dans MatLab

Résultats expérimentaux

Longueur focale en fonction du rayon du ménisque

Système microfluidique final

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Applications: pinces optiques, cytométrie en flux, manipulation de particules