Выбор параметров жидкостей для коррекции хроматизма в жидкостных объективах

Войтов А.С., Егоренко М.П., Ефремов В.С.

Ссылка для цитирования:

Войтов А.С., Егоренко М.П., Ефремов В.С. Выбор параметров жидкостей для коррекции хроматизма в жидкостных объективах // Оптический журнал. 2025. Т. 92. № 4. С. 82–92. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2025-92-04-82-92

Voytov A.S., Egorenko M.P., Efremov V.S. Selection of liquid parameters for chromaticity correction in liquid lenses [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2025. V. 92. № 4. P. 82–92. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2025-92-04-82-92

Ссылка на англоязычную версию:

Аннотация:

Предмет исследования. Параметры жидкостей жидкостного объектива-дублета с переменным фокусным расстоянием. Цель работы. Установить зависимость между коэффициентами дисперсии Аббе (νD) и показателями преломления (nD) жидкостей, образующих жидкостный объектив, обеспечивающую ахроматический тип коррекции хроматизма положения (Δs′) жидкостного объектива. Метод. Компьютерное моделирование жидкостных дублетов с разными значениями nD и νD и оценка их влияния на изменение хроматизмов положения (Δs′) и увеличения (Δy′). Основные результаты. Определены требования к выбору комбинации оптических жидкостей, у которых большему значению nD соответствует большее значение νD и, соответственно, жидкости с меньшим значением nD имеют меньшее значение νD. Получен ахроматический тип коррекции Δs′ при его значениях в двух точках, равных нулю. Разность значений коэффициентов дисперсии жидкостей не должна превышать 10–15 единиц. Разность значений nD жидкостей должна быть наиболее максимальной для обеспечения большего радиуса кривизны мембраны, что уменьшает монохроматические аберрации жидкостного дублета и позволяет увеличить его относительное отверстие. Практическая значимость. Результаты исследования свойств жидкостей, образующих дублет, позволяют рассчитывать жидкостные компоненты с ахроматическим типом коррекции Δs′ как самостоятельные объективы телескопических систем, так и в виде компонентов более сложных оптических устройств.

Ключевые слова:

жидкостный объектив-дублет, показатель преломления (nD), коэффициент дисперсии Аббе (νD), хроматизм положения (Δs′), хроматизм увеличения (Δy′)

Коды OCIS: 160.3710, 230.3720, 120.3620, 120.4820, 220.3620, 220.4830, 100.2960, 100.2980, 110.2960, 110.3000

Список источников:

1. Ньютон И. Лекции по оптике. М.: АН СССР, 1946. 298 с.
Newton I. Lectures on optics [in Russian]. M.: Publishing House of the USSR Academy of Sciences, 1946. 298 p.
2. Гуриков В.А. Эрнст Аббе. М.: Наука, 1985. 228 с.
Gurikov V.A. Ernst Abbe [in Russian]. M.: Nauka, 1985. 228 p.
3. Cheng Y., Cao J., Tang X., Hao Q. Optical zoom imaging systems using adaptive liquid lenses // Bioinspiration & Biomimetics. 2021. V. 16. № 4. P. 041002. https://doi.org/10.1088/1748-3190/abfc2b
4. Merlo S., Crisà E., Giusti D., Ferrera M., Soldo M. Characterization of tunable micro-lenses with a versatile optical measuring system // Sensors. 2018. V. 18. № 12. P. 4396. https://doi.org/10.3390/s18124396
5. Kawamura M. Tunable liquid crystal lenses and their applications // Journal of Photopolymer Science and Technology. 2019. V. 32. № 4. P. 559–562. https://doi.org/10.2494/photopolymer.32.559
6. Lin Y.H. Liquid crystal lenses with tunable focal length // Liquid Crystals Reviews. / Ed. by Lin Y.H., Wang Y.J., Reshetnyak V. 2017. V. 5. № 2. P. 111–143. https://doi.org/10.1080/21680396.2018.1440256
7. Malyuk A., Ivanova N. Biomimetic liquid lenses actuated by a laser beam: effects of evaporation and orientation to gravity // Molecular Systems Design And Engineering. 2020. V. 5. № 7. P. 1290–1298. https://doi.org/10.1039/d0me00052c
8. Bobkova V., Otte E., Denz C., Trinschek S. Analyzing light-structuring features of droplet lenses on liquidrepelling surfaces // Optics Express. 2022. V. 30. № 4. P. 5937–5952. https://doi.org/10.1364/oe.444777
9. Lin Yi.H., Cheng W.Ch., Reshetnyak V., Huang H.H., Huang T.W., Cheng Ch.Ch., Wu Yu.H., Yang Ch.L. Electrically tunable gradient-index lenses via liquid crystals: beyond the power law // Optics Express. 2023. V. 31. № 23. P. 37843. https://doi.org/10.1364/oe.504586
10. Kawamura M. Tunable liquid crystal lenses and their applications // Journal of Photopolymer Science and Technology. 2019. V. 32. № 4. P. 559–562. https://doi.org/10.2494/photopolymer.32.559
11. Reichelt S., Zappe H. Design of spherically corrected, achromatic variable-focus liquid lenses // Optics Express. 2007. V. 15. № 21. P. 14146–14154. https://doi.org/10.1364/OE.15.014146
12. Войтов А.С., Егоренко М.П., Ефремов В.С. Двухдиапазонный жидкостный вариообъектив на основе эффекта электросмачивания // Патент РФ № RU2802534.2023.
Voytov A.S., Egorenko M.P., Efremov V.S. Dual-range liquid varifocal lens based on the electrowetting effect // RF Patent № RU2802534. 2023.
13. Войтов А.С., Егоренко М.П., Ефремов В.С. Жидкостный вариообъектив, управляемый электромагнитным устройством // Патент РФ № RU2826524. 2024.
Voytov A.S., Egorenko M.P., Efremov V.S. A liquid varioobject controlled by an electromagnetic device // RF Patent № RU2826524. 2024.
14. Gaetan Liogier D'Ardhuy, Amiot F., Malet G. Multiphase liquid composition and optical electrowetting device that incorporates the same // US Patent 7 780 874 B2. 2006. Publ. Aug. 24, 2010.
15. Слюсарев Г.Г. Геометрическая оптика. Изд. 2-е. М.: Ленанд, 2019. 336 с.
Slyusarev G.G. Geometric optics. Part two [in Russian]. M.: Lenand, 2019. 336 p.
16. Слюсарев Г.Г. Расчет оптических систем. Л.: Машиностроение, 1975. 639 с.
Slyusarev G.G. Calculation of optical systems [in Russian]. L.: Mechanical engineering, 1975. 639 p.
17. Русинов М.М. Техническая оптика. М.: Либроком, 2021. 488 с.
Rusinov M.M. Technical optics [in Russian]. M.: Librocom, 2021. 488 p.
18. Андреев Л.Н., Ежова В.В. Прикладная теория аберраций. Часть первая. СПб.: Университет ИТМО, 2020. 103 с.
Andreev L.N., Ezhova V.V. Applied theory of aberrations. Part one [in Russian]. St. Petersburg: ITMO University, 2020. 103 p.
19. Электронный ресурс URL: https://www.cargille.com (Cargille Laboratories)
Electronic resource URL: https://www.cargille.com (Cargille Laboratories)
20. Электронный ресурс URL: https://refractiveindex. info/?shelf=main&book=Ge&page=Li-293K (Refractiveindex.info)
Electronic resource URL: https://refractiveindex. info/?shelf=main&book=Ge&page=Li-293K (Refractiveindex.info)