液晶作为宽波段外场可调谐材料在太赫兹波段具有显著的应用优势, 有望实现高效、动态的太赫兹波前调控。本文简要综述了近年来南京大学液晶与微纳光学研究组和其他科研团队在基于液晶的太赫兹波前调控器件领域展开的部分研究, 包括基于纯液晶的太赫兹调波器件和基于液晶集成超构表面的太赫兹调波器件两类, 系统阐述了这些器件的动态可调谐、多样化功能的特征以及潜在的应用前景, 并对液晶技术与太赫兹技术相结合的发展趋势进行了展望。

液晶微透镜阵列作为基本的光学元件之一, 具有焦距可调、结构紧凑、低功耗、稳定性好等优点, 在微纳光学领域有广泛的应用。经过近40年的发展, 液晶微透镜阵列的研究日趋成熟, 不同结构形式和应用于不同场景的液晶微透镜阵列层出不穷。本文系统总结了液晶微透镜阵列的3种工作原理, 并对近年来的研究进展分类进行描述, 重点放在液晶微透镜的制作过程、结构特点和工作原理, 具体介绍了基于光的折射和衍射原理的液晶微透镜阵列, 涉及透镜结构、液晶取向技术以及透镜阵列的应用等方面。最后总结了液晶微透镜阵列存在的问题和发展趋势。

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。