石墨烯基液晶微透镜阵列的制作与成像探测研究

摘要

电控液晶微透镜是一种新型光学元器件，集电调焦、电摆焦和可执行若干特殊成像功能于一体。通常情况下，电控液晶微透镜的金属或金属氧化物电极如典型的ITO电极等，具有膜厚、不易弯曲、导电能力不足、仅适用于可见光近红外波段等缺点。针对上述问题，本论文开展了适用于可见光和红外波段、透过率高、导电性能优异、能任意弯折、成本相对低廉的石墨烯作为新型电极材料的电控液晶微透镜阵列的研究。设计并制作了石墨烯基液晶微透镜阵列器件，通过所构建的测试光路系统进行了电调焦性能测试和特殊的可见光成像探测实验。所发展的石墨烯基液晶微透镜阵列具有焦斑尺寸小，适用于可见光及红外波段，光透过率高以及成像效果好等特点。本论文主要工作如下：
　　1、比较分析了石墨烯制备和转移方法，确定了石墨烯的转移式工艺路线，在实验室内成功将石墨烯转移到石英和硒化锌等衬底材料上；
　　2、研究了紫外光刻和离子刻蚀中的关键工艺参数对图案化石墨烯结构的影响，实现了图案化石墨烯模制备；
　　3、构建了电调焦测试光路系统，分别对石英基和硒化锌基石墨烯液晶微透镜阵列进行了电调焦性能测试，实验显示石墨烯液晶微透镜阵列具有良好的聚焦与调焦效能。
　　4、构建了可见光谱域成像测试系统，对石英基石墨烯液晶微透镜阵列进行了可见光成像实验，石墨烯液晶微透镜阵列呈现特殊的成像效果，为3D成像和仿生复眼的深入研究奠定了基础。

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1绪论

1.1 引言

1.2 功能化液晶材料

1.3 石墨烯材料的国内外研究状况

1.4 课题来源及论文主要工作

2 石墨烯基液晶微透镜阵列的设计与制作

2.1 石墨烯基液晶微透镜阵列结构的设计

2.2 石墨烯图案化电极制作

2.3 石墨烯基液晶微透镜阵列器件的组装

2.4小结

3 石墨烯基液晶微透镜的电调焦测试与分析

3.1 液晶微透镜的电光学特性

3.2 电调焦测试光路系统

3.3 石英衬底石墨烯基液晶微透镜的测试结果与分析

3.4 硒化锌衬底石墨烯基液晶微透镜的测试结果与分析

3.5 小结

4 石墨烯基液晶微透镜阵列的可见光成像测试与分析

4.1 可见光成像测试评估与光路系统

4.2 可见光成像测试结果与分析

4.3 小结

5 总结与展望

5.1 主要研究成果总结

5.2 未来研究路线图

致谢

附录 1 攻读硕士期间发表的文章

参考文献