电控液晶微透镜的设计与制作

论文摘要

普通光学透镜所具有的光学性能是固定的，包括焦距、对光学路径的改变是汇聚还是发散等。电控液晶微透镜作为一种新型的光学元器件，具有独特的电光特性。通过改变外加电场，可以改变器件中的液晶分子的空间排布，使其折射率的空间分布状态产生相应的变化，从而呈现特殊的光学物性。同一片液晶微透镜在受控的外加电场作用下，可以呈现不同的焦距，改变光束的空间汇聚或发散状态，甚至偏摆焦面上的焦点等。这些光学性能，对于需要定位、跟踪以及锁定多目标的高性能成像探测应用而言，具有重要意义。本文基于分子尺度的液晶结构，综述了近些年来电控液晶微透镜的研究进展和成果，分析了电控液晶分子的常规光学效能，制作了几种比较典型的电控液晶微透镜器件，并对所制液晶微透镜进行了常规光学性能的测试和分析。实验结果显示，所设计的阵列液晶微透镜可以有效执行电控聚焦及变焦。通过改变液晶透镜与CCD成像器间的距离，以及调节加载在液晶微透镜上的电压，可以观察到电控阵列微透镜其焦距的显著变化。对于电控摆焦液晶微透镜而言，通过同时改变加载在液晶微透镜上的电压，在首先确定微透镜其焦平面这一前提下，通过分别调节加载在液晶微透镜不同控制电极上的电压，可以实现焦斑在焦平面内的有序摆动。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 概论
• 1.1 液晶材料
• 1.2 电控液晶微透镜的电控双折射效应
• 1.3 电控液晶微透镜的设计和制作
• 1.4 电控液晶微透镜研究现状
• 2 电控液晶微透镜光学基础
• 2.1 偏振光
• 2.2 双折射
• 2.3 旋光性
• 2.4 光在液晶中的传播
• 3 电控液晶微透镜的设计和制作
• 3.1 电控液晶微透镜的设计
• 3.2 电控液晶微透镜制作工艺流程
• 4 测试与分析
• 4.1 电控液晶微透镜光学测试系统
• 4.2 测试与分析
• 5 总结
• 5.1 全文总结
• 5.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 硕士期间发表的论文