УДК: 771.36

Адаптивные линзы на основе жидких кристаллов

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Невская Г.Е., Томилин М.Г. Адаптивные линзы на основе жидких кристаллов // Оптический журнал. 2008. Т. 75. № 9. С. 35–48.

Nevskaya G.E., Tomilin M.G. Adaptive lenses based on liquid crystals [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2008. V. 75. № 9. P. 35–48.

Ссылка на англоязычную версию:

G. E. Nevskaya and M. G. Tomilin, "Adaptive lenses based on liquid crystals," Journal of Optical Technology. 75 (9), 563-573 (2008). https://doi.org/10.1364/JOT.75.000563

Аннотация:

Рассмотрены принципы и теоретические основы построения различных типов адаптивных линз на основе жидких кристаллов. Показано их развитие от линз, работающих в поляризованном свете с большими временами фокусировки, до линз, работающих в неполяризованном свете, с увеличенной апертурой, быстродействием и улучшенным качеством изображения. Обсуждены возможности их применения в оптических системах.

Коды OCIS: 160.3710

Список источников:

1. Berreman D.W. Variable focus LC lens system. US patent № 4, 190, 330. 1980.

2. Sato S. LC lens-cell with variable focal length // Jpn. J. Appl. Phys. 1979. 18. P. 1679-1684.

3. Kowel S.T., Cleverly D.S. Focusing by electrical modulation of refraction in a LC cell // Proc. of NASA conference "Optical Information Processing for Aerospace Applications". (Virginia, USA). 1981. P. 329-340.

4. Riza N.A., DeJule M.C. 3-terminal adaptive NLC lens device // Opt. lett. 1994. 19. P. 1013-1015.

5. Chan M.C., Kowel S.T. Imaging performance of the LC adaptive lens with conductive ladder meshing // Appl. Opt. 1997. 36. P. 8958-8969.

6. Nose T., Sato S. A liquid crystal microlens obtained with a non-uniform electric field // Liquid Crystals. 1989. V. 5. № 5. P. 1425-1433.

7. Nose T., Sato S. Optical properties of liquid crystal microlens // Reprinted from Inter. Conf. Optoelectr. Science and Engineering. 1990. SPIE. V. 1230. P. 17-20.

8. Williams G., Powell N.J., Purvis A., Clark M.G. Electrically controllable LC Frenel lens // Proc. SPIE. 1989. 1168. P. 352-359.

9. Fowler C.W., Pateras E.S. LC lens review // Opthalmatic and Physiological Optics. 1990. 10. P. 186-194.

10. Гвоздарев А.Ю., Юдин И.Б., Невская Г.Е., Юдин Б.И. Расчет деформации директора в аксиально-симметричном электрическом поле ЖК микролинзы // Труды 4-й Межд. конф. АПЭП-98. 1998. Т. 6. С. 17-22.

11. Scharf Т., Fontannaz J., Bouvier M., Grupp J. An adaptive microlens formed by homeotropic aligned liquid crystal with positive dielectric anisotropy // MCLC. 1999. V. 331. P. 235-243.

12. Ye M., Sato S. Dynamic director's behavior in LC microlens // MCLC. 2000. V. 368. P. 113-120.

13. Yanase S., Ouchi K., Sato S. Molecular orientation analysis of design concept for optical properties of liquid crystal microlenses // Jpn. J. Appl. Phys. 2001.V. 40. Part 1. № 11. P. 6514-6521.

14. Honma M., Nose T., Sato S. Improvement of aberration properties of liquid crystal microlenses using the stacked electrode structure // Jpn. J. Appl. Phys. 2001. V. 40. Part 1. № 3A. P. 1322-1327.

15. Naumov A.F., Loktev M.J., Guralnik I.R., Vdovin G.V. Modal liquid crystal adaptive lenses // Preprint № 36. General Phys. Inst. of Russian Academy of Sciences, 1998. 28 p.

16. Вдовин Г.В., Гуральник И.Р., Котова С.П., Локтев М.Ю.,Наумов А.Ф. Жидкокристаллические линзы с перестраиваемым фокусным расстоянием. I. Теория // Квант. электрон. 1999. Т. 26. № 3. С. 256-260.

17. Вдовин Г.В., Гуральник И.Р., Котова С.П., Локтев М.Ю., Наумов А.Ф. Жидкокристаллические линзы с перестраиваемым фокусным расстоянием. II. Численная оптимизация и эксперимент // Квант. электрон. 1999. Т. 26. № 3. С. 261-264.

18. Гуральник И.Р., Самаргин С.А. Электрофизические и оптические свойства жидкокристаллических линз с оптическим управлением // Квант. электрон. 2004. Т. 434. С. 673-678.

19. Gvozdarev A., Yudin I., Nevskaya G.E. Nematic deformation in homeotropically aligned liquid crystal microlens and its optical properties // MCLC. 2001. V. 368. P. 105-112.

20. Гвоздарев А.Ю., Невская Г.Е. Оптические характеристики жидкокристаллических микролинз с планарной и гибридной гомеотропной ориентацией нематика // Оптический журнал. 2001. Т. 68. № 9. С. 61-65.

21. Ye M., Sato S. Transient properties of a liquid-crystal microlens // Jpn. Appl. Phys. 2001. V. 40. Part 1. № 10. P. 6012-6018.

22. Nose T., Sato S. Application of a liquid crystal microlens to an optical fiber switch // Electronics and Commun. in Japan. 1992. Part 2. V. 75-C-1. № 3. P. 155-163.

23. Gvozdarev A., Nevskaya G.E. Optical properties of homogeneously-and hybrid-aligned liquid crystal microlenses // MCLC. 1999. V. 329. P. 81-89.

24. Гвоздарев А.Ю., Невская Г.Е., Юдин И.Б. Перестраиваемые жидкокристаллические микролинзы с гомеотропной ориентацией // Оптический журнал. 2001. Т. 68. № 9. С. 55-60.

25. Морозов А.В. Исследование электрооптических свойств мультидоменных ЖК структур, полученных с использованием поверхностно-активных веществ. Автореф. канд. диссер. 2005.

26. Scharf T., Kipfer P., Bouvier M., Grupp J. Diffraction Limited Liquid crystal Microlenses with Planar Alignment // Jpn. J. Appl. Phys. 2000. V. 39. P. 6629-6636.

27. Nose T., Masuda S., Sato S. Optical properties of a hybrid-aligned liquid crystals microlens // MCLC. 1991. V. 199. P. 27-39.

28. Nevskaya G.E., Gvozdarev A. Analysis of phase retardation profiles in LC-microlenses with different nematic alignment // Proc. of the 4-th Korea-Russia Int. Symp. on science and technology. 2000. Part 1. P. 126-130.

29. Gvozdarev A., Nevskaya G.E. Comparison of electrooptical properties of asymmetrical liquid crystal microlenses // MCLC. 2001. V. 368. P. 97-104.

30. Gvozdarev A., Nevskaya G.E. Optical properties of homeotropical aligned liquid crystal microlens // MCLC. 1997. V. 304. P. 423-429.

31. Nose T., Masuda S., Sato S. Optical properties of a hybrid-aligned liquid crystal microlens with a symmetric electrode structure // Jpn. J. Appl. Phys. 1991. V. 30. № 12. P. 21102112.

32. Masuda S., Ito H., Nose T., Sato S. Optical properties of a liquid crystal microlens with a deflection function // Photonics in Switching. Sendai. 1996. P. 21-25.

33. Nose T., Masuda S., Sato S. A liquid crystal microlens with hole-patterned electrodes on both substrates // Jpn. J. Appl. Phys. 1992. V. 31. P. 1643-1646.

34. Masuda S., Fulioka S., Honma M., Sato S. Dependence of optical properties on device and material parameters in liquid crystal microlenses // Jpn. J. Appl. Phys. 1996. V. 35. P. 4668-4672.

35. Masuda S., Honma M., Nose T., Sato S. Influence of elastic constants on the optical properties of liquid crystal microlenses // Jpn. J. Appl. Phys. 1997. V. 36. Part 1. № 5A. P. 2765-2770.

36. Sato S., Nose T. Improvement of optical properties and beam steering function in liquid crystal microlens with an extra controlling electrode by a planar structure // Jpn. J. Appl. Phys. 2000. V. 39. Part 1. № 11. P. 6383-6387.

37. Masuda S., Takahashi S., Nose T., Sato S. Liquid-crystal microlens with a beam-steering function // Appl. Opt. 1997. V. 36. № 20. P. 4772-4778.

38. Ye M., Honma M., Sato S. Improvement of decay properties of a liquid crystal microlens with a divided electrode structure // Jpn. J. Appl. Phys. 1999. V. 38. Part 2. № 12A. P. 1412-1415.

39. Nose T., Yamada J., Sato S. Molecular orientation effect in LC cell using inhomogeneous electric field with extra controlling electrodes // MCLC. 2001. V. 368. P. 231-238.

40. Honma M., Nose T., Sato S. Enhancement of numerical aperture of liqiud crystal microlenses using a stacked electrode structure // Jpn. J. Appl. Phys. 2000. V. 39. Part 1. № 8. P. 4799-4802.

41. Ye M., Sato S. New liquid crystal lens // Proc. SPIE. 2002. V. 4926. P. 75-80.

42. Lin Y.-H., Ren H., Fan-Chiang K.-H., Choi W.-K., Gauza S., Zhu X., Wu S.-T. Tunable-focus cylindrical LC lenses // Jpn. J. Appl. Phys. 2005. V. 44. № 1a. P. 243-244.

43. Ye M., Sato S. Liquid crystal lens of two liquid crystal layers // MCLC. 2004. V. 422. P. 197-207.

44. Pisnyak O., Sato S., Lavrentovich O. Electrically tunable lenses based on dual-frequency NLC // Appl. Opt. 2006. V. 4. № 45. P. 4576-4583.

45. Choi Y., Park J.-H., Kim J.-H., Lee S.-D. Fabrication of switchable microlens arrays based on a liquid crystal // Lasers and Electro-Optics Society. 2001. LEOS 2001. The 14th Annual Meeting of the IEEE. V. 2. P. 618-619.

46. Naumov A.F., Love G.D., Loktev M.Yu, Vladimirov F.L. Control optimization of spherical modal liquid crystal lenses // Opt. Exp. 1999. V. 4. № 9. P. 344-352.

47. Loktev M.Yu., Belopukhov V.N., Vladimirov F.L., Vdovin G.V.,Love G.D., Naumov A.F. Wave front control systems based on modal liquid crystal lenses // Rev. of Scientific Instr. 2000. V. 71. № 9. P. 3290-3297.

48. Guralnik I.R., Samagin S.A. High-sensitivity optically addressed liquid-crystal lens // Proc. SPIE. 2003. V. 5137. P. 194-200.

49. Гуральник И.Р., Самагин С.А. Сферическая жидкокристаллическая линза с оптическим управлением. Теория и эксперимент // Квант. электрон. 2003. Т. 33. С. 430-434.

50. Naumov A.F., Loktev M.Yu., Guralnik I.R, Vdovin G. Liquid-crystal adaptive lenses with modal control // Opt. Lett. 1998. V. 23. № 13. P. 992-994.

51. Guralnik I.R., Samagin S. Experimental implementation of the high-sensitivity liquid-crystal lens with optically controlled focal length // Proc. SPIE. 2003. V. 4986. P. 673-680.

52. Fan Y.-H., Ren H., Wu S.-T. Electrically controlled lens and prism using nanoscale polymer-dispersed and polymer- networked liquid crystals // Proc. SPIE. 2004. V. 5289. P. 63-73.

53. Ren H., Wu S.-T. Tunable electronic lens using a gradient polymer network liquid crystal // Appl. Phys. Lett. 2003. V. 82. № 1. P. 22-24.

54. Fan Y.-H., Ren H., Liang X., Wang H., Wu S.-T. LC microlens array with switchable positive and negative focal lengths // J. Displ. Techn. 2005. V. 1. P. 151-156.

55. Ren H., Fan Y.-H., Lin Y.-H., Wu S.-T. Tunable-focus microlens arrays using nanosize PDLC droplets // Opt. Commun. 2005. V. 247. P. 101-106.

56. Ren H., Lin Y.-H, Wu S.-T. Adaptive lenses using liquid crystal concentration redistribution // Appl. Phys. Lett. 2006. V. 88. 1911116-1-6.

57. Brinkley P.F., Kowel S.T. Liquid crystal adaptive lens: operation and aberration // Proc. SPIE. 1993. V. 1773. P. 449-458.

58. Stapert H.R., Verstegen E.J.K., del Valle S., van der Zande B.M.I., Lub J., Stallinga S. Photoreplicated anisotropic liquid crystalline lenses for aberration control and dual layer read out of optical disks // Philips Research Information. 2002. P. 1.

59. Nose T., Sato S. Application of LC microlens to an optical fiber switch // Electronics and communications in Japan. 1992. Part 2. V. 75. № 11. P. 1-10.

60. Smith P.J., Taylor C.M., McCabe E.M., Selviah D.R., Day S.E., Commander L.G. Switchable fiber coupling using variable-focal-length microlenses // Review of scientific instruments. 2001. V. 72. № 7. P. 3132-3134.

61. Smith F.J., McCabe E.M., Taylor C.M., Selviah D.R.,Day S.E., Commander L.G. Variable-focus microlenses as a potential technology for endoscopy // Proc. SPIE. 2000. V. 3919. P. 187-192.

62. Грязнова М.В., Данилов В.В., Кузнецов Ю.А., Рыльков В.В., Шахвердов П.А., Хребтов А.И. Жидкокристаллические линзы в системе оптического ограничения // Письма в ЖТФ. 2001. Т. 27. В. 2. С. 24-29.

63. Gryaznova M.V., Danilov V.V., Belyaeva M.A., Shakhverdov P.A., Chistyakova O.V., Khrebtov A.I. Optical limiters based on LC microlens // Optics and Spectroscopy. 2002. V. 92. № 4. P. 614-618.

64. Vdovin G., Loktev M., Naumov A. On the possibility of intraocular adaptive optics // Opt. expr. 2003. V. 11. № 7. P. 810-817.

65. Vdovin G., Loktev M., Zhang X. Adaptive Optics for Industry and Medicine // Proc. of the 4th International Workshop Münster, Germany. 2003. Oct. P. 19-24.

66. Kotova S.P., Kvashnin M.Yu., Rakhmatulin M.A., Zayakin O.A., Guralnik I.R., Klimov N.A., Klark P., Love G.D., Naumov A.F., Saunter C.D., Loktev M. Modal LC front correcror // Opt. Expr. 2002. V. 10 № 22. P. 1258-1272.

67. Simonov A.N., Vdovin G., and Loktev M. Liquid-Crystal intraocular adaptive lens with wireless control // Opt. Expr. 2007. 15. P. 7468-7478.

68. Naumov A.F., Love G.D. Control optimization of spherical modal liquid crystal lenses // Opt. Expr. 1999. 4. P. 344-352.

69. Peyghambarian N., Li. G., Mathine D., Valley P., Schwiegerling J., Honkanen S., Ayras P., Haddock J.N., Malalahalli G., Kippelen B. Electro-optic Adaptive Lens as a New Eyewear // Mol. Cryst. and Liq. Cryst. 2007. V. 454. P. 157-166.

70. Hain M., Glokner R., Bhattacharya S., Dias D., Stankovic S., Tschudi S. Fast switching LC lenses for dual focus digital versatile disk pickup // Opt. commun. 2001. V. 188. № 5. P. 291-299.

71. Hands P.J.W., Tatarkova S.A., Kirby A.K., Love G.D. Modal LC devices in optical tweezing 3D control and oscillating potential wells // Opt. Expr. 2006. V. 14. № 10. P. 4525-4537.