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针对光学变焦的复杂构型和调节机械及数码变焦的图形失真等缺陷,本论文基于菲涅尔波带的聚焦特性和液晶材料的电控双折射特性,通过构造菲涅尔波带式电极来改变液晶材料的折射率及其空间分布,使得液晶材料的光学性能可以电控调节。介绍了菲涅尔液晶透镜的研究现状,并设计了一种新型的菲涅尔液晶透镜,借鉴液晶显示器的生产技术和工艺制作成样品,并对其偏光织构和光电特性进行测量与分析。主要内容如下: 1.在前人工作的基础上改进结构,提出结构简单、工作电压低的新型菲涅尔液晶透镜。与电子束光刻技术和薄膜沉积技术相比,本设计工艺简单,生产效率高,适合大规模生产。 2.在洁净室内,用ITO玻璃通过曝光、显影、蚀刻、剥离并灌注TN型液晶等工艺制作菲涅尔液晶透镜,其工作电压为3.0V,占空比为1:1,偏压为1:1。 3.在100Hz交流电压下,用UV-Vis8500型双光束紫外-可见分光光度计测量三基色R(700.0nm)、G(546.1nm)、B(435.8nm)的电光特性曲线。随外加电压的改变,样品三基色透过率的变化趋势是一致的,阈值电压为1.0V。 4.用XP-203E型偏光显微镜观察不同外加交流电压下相变引起的偏光织构。在偏光显微镜下,当外加电压达到阈值时,菲涅尔波带圆环开始显现,且随着电压的增大,圆环因液晶分子偏转角度的增大在宏观上表现的更黑,因菲涅尔波带电极相邻环带的交界处存在边缘效应而变粗。 5.在0V、1.0V、3.0V交流电压下,用WGD-8A型组合式多功能光栅光谱仪测量He-Ne激光通过菲涅尔液晶透镜后不同位置处的光强分布。结果表明单色光在不同电压下透过菲涅尔液晶透镜后的焦距是不同的。 6.由于边缘效应的存在,提出了菲涅尔双波带电极结构来进行改进;针对菲涅尔波带圆环间距随半径的增大而越来越小的问题,设计了多重菲涅尔波带电极结构;设计的双液晶层型菲涅尔透镜可通过电压的控制来改变整个透镜的环带半径。