液晶偏振变焦透镜组合设计

摘要

具有可变焦能力的透镜在成像、传感和检测等领域扮演着重要角色.本文通过研究液晶偏振透镜的光学特性,设计出多点变焦的液晶偏振透镜变焦系统.液晶偏振透镜是一种利用液晶分子指向矢(光学各向异性轴)特定的空间排列,产生特定几何相位差从而达到波前控制效果的光学器件,对于左/右旋圆偏振光分别表现为正/负透镜效果.利用液晶偏振透镜的偏振特性及液晶分子受电场调制的性质,本文设计出由一片普通正透镜、一片可调谐液晶波片和两片液晶偏振透镜组成的液晶偏振变焦透镜组合,在特定的偏振入射光下,可以实现7个焦距的改变.同时,通过优化透镜焦距、间隔等参数,可以使变焦透镜组合实现等间隔变焦等功能.实验结果显示,在633 nm圆偏振光下,利用自主制备的液晶偏振透镜组成的液晶偏振变焦透镜组合系统成功实现了7个焦距的变焦功能,同时变焦距离基本符合预期且部分焦距(前6个)实现了等间隔分布,充分验证了利用液晶偏振透镜实现多点变焦的可行性.