铌酸锂基光操控技术得益于激光辐照铌酸锂晶体产生的光伏电场,克服了传统全电微流控技术存在的电极结构复杂、操控电压高、预处理繁琐等缺点。目前,基于该技术的水合液滴操控研究引起广泛关注,但仍无法实现水合液滴在二维平面和三维自由空间的灵活路由输运,其原因在于所用衬底阻力较大、作用效果单一、操控驱动力较弱。本文以铌酸锂晶片为衬底构建水合液滴光伏路由器,将液滴在超疏水表面的摩擦带电效应与铌酸锂晶体的光伏电场相结合,利用库仑作用解决上述问题。首先,通过对比实验分析静止和运动的水合液滴分别在铌酸锂-c和+c表面光伏电场下的动态行为,结合其在高压电场下的响应特点验证水合液滴在超疏水表面的摩擦带电效应,证明光伏电场对水合液滴路由输运的贡献,揭示出库仑力的主导作用,并提出介电泳力可作为输运中性液滴的初始驱动力。构建基于铌酸锂光伏电场的水合液滴路由输运模型,预测光伏电荷积累速率对辐照光强的依赖关系,并通过液滴的动力学状态信息拟合出水合液滴在超疏水表面上的摩擦带电规律。其次,利用铌酸锂-c和+c表面光伏电场分别对水合液滴的库仑排斥和吸引作用,实现了水合液滴在二维平面的光伏路由输运。从实验和模拟两方面研究光照时长、关光时长、辐照光强以及液滴尺寸对二维光伏路由输运（偏转角度、捕获能力）的影响,验证基于库仑作用的路由输运机制。同时,实现了连续定向二维光伏路由输运并借助激光打标系统提升定向稳定性,利用不同尺寸液滴对光伏电场的响应区别实现水合液滴的光伏路由筛选。此外,还通过库仑排斥和吸引作用分别独立完成液滴的合并及输运,并将两者进行组合规划,实现水合液滴在二维平面的多响应级联输运。最后,利用液滴的光伏弹跳效应实现了水合液滴在三维自由空间的光伏路由输运。通过分析弹跳液滴的运动状态,研究光照时长、关光时长以及液滴尺寸对水合液滴三维光伏路由输运（最大弹跳长度、最大弹跳高度、弹跳角度）的影响。利用激光打标系统调控开/关光占空比和扫描路径,分别实现水合液滴基于错序辐照的三维光伏路由输运以及基于线形扫描辐照的三维万向光伏路由输运。此外,还通过规划辐照方案完成连续定向三维光伏路由输运,并实现水合液滴在三维自由空间的多响应级联输运。本文中以铌酸锂晶片为衬底构建的水合液滴光伏路由器对铌酸锂基光子芯片在高通量生化检测等领域的成熟应用具有重要意义。