南方科技大学 电子与电气工程系, 广东 深圳 518055
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。
微纳光学 液晶器件 微透镜阵列 可调焦距 micro-/nano-optics liquid crystal device microlens arrays tunable focal length
索雷博光电科技(上海)有限公司， 上海 200331
液晶微透镜阵列是基于微透镜光子技术和液晶技术而发展起来的学科交叉研究领域。就液晶微透镜阵列的工作原理、主要设计方法及其研究进展进行了论述，并对微透镜阵列的发展趋势及尚待解决的问题进行了总结。
光学器件 液晶器件 微光学 微透镜阵列 可调焦距 激光与光电子学进展
2013, 50(1): 010005
电子科技大学电子工程学院, 四川 成都 611731
基于光学相控阵理论，与液晶材料的电光特性相结合，提出了一种可变焦液晶透镜的实现方法以及控制过程。在理论分析相控阵液晶透镜可实现性的基础上，设计制作了电极数为1920，孔径宽度9.6 mm，电极占空比为0.8的液晶透镜，其驱动电压为5 V，每根电极独立可控，且能实现201级交流电压控制。通过计算机仿真了该液晶透镜产生的相位延迟分布，分析比较了其在焦点处形成的光斑形状大小与普通透镜的光斑形状大小之间的误差，证明了该液晶透镜能控制焦距在0.4~10 m的范围内连读变化。实验观测了液晶透镜对激光束发散度的控制，验证了其可以实现焦距可调变化。
光学器件 液晶透镜 光学相控阵 可变焦距 光学学报
2012, 32(s1): s123003
电子科技大学光电信息学院， 四川 成都 610054
变焦微透镜是一种新型的微光学元件，在诸多领域有着广阔的应用前景。基于折射率调控原理，提出了一种新型的可变双焦微透镜的实现方法。利用有限元方法，对可变双焦微透镜的调控全过程进行了数值模拟，具体包括电场空间分布、折射率空间分布以及光场空间分布。数值模拟表明，在不同调控电压下，可变双焦微透镜的焦点位置能够实现有效调控。这种微透镜具有结构简单、工艺制作简便、易于实现阵列型结构和易于与其它光子器件进行集成等特点，能够实现快速变焦调控，且不存在偏振依赖性。
光学器件 微光学 双焦微透镜 变焦 蓝相液晶 数值模拟 激光与光电子学进展
2012, 49(11): 112302
电子科技大学光电信息学院, 四川 成都 610054
可调液晶微透镜是一种基于电光效应来改变其折射率空间分布的新型变焦微透镜，在微光学系统和微光机电系统中具有广阔的应用前景。简要介绍了可调液晶微透镜的基本结构，分析了其焦距调控的工作原理。阐述了可调液晶微透镜的研究现状，并指出了可调液晶微透镜研究的发展趋势。
光学器件 微透镜 变焦 液晶 电光效应 激光与光电子学进展
2012, 49(4): 040002
1 华中科技大学 图像识别与人工智能研究所,湖北 武汉 430074
2 华中科技大学 多谱信息技术处理国防重点实验室,湖北 武汉 430074
3 武汉国家光电实验室,湖北 武汉 430074
理论上分析并从实验上验证了通过改变外加电场的频率来驱动的128×128元变焦液晶透镜阵列。将上电极设计为圆孔阵列,由于圆孔电极在单元区域内形成的非均匀电场分布,从而使液晶分子在不同位置处旋转角度不同,在液晶层内形成了折射率梯度分布,由此单元区域具有了光学聚焦特性。分析了由于外加电场频率改变引起液晶介电常数变化给液晶透镜阵列焦距带来的影响。实验中制作的液晶透镜阵列的焦距调节范围为20-600 μm,焦点尺寸为10 μm,响应时间为微秒量级,可以呈清晰的多重影像。通过使用外加电场的频率可以得到变焦液晶透镜阵列,降低了液晶透镜阵列的工作电压,提升了液晶透镜阵列工作响应速度。
光学器件 液晶透镜阵列 自适应光学 频率驱动 电控变焦
