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 光学物理学

光学物理学

液晶焦点的变化

19 May 2006

美国的物理学家创造了一种新型的可调液晶透镜,其焦点可以通过改变施加到它的电压来改变。新器件优于传统的液晶镜片,因为它只具有少量的散光并且不会散射光线。它可用于变焦镜头和其他缩放装置( 苹果。 物理。 吧。 88 191116).

图1

大多数液晶镜片利用液晶分子形状像微小杆的事实可以改变它们在电场中的点。特别是,如果该字段足够大,则它们在领域的方向上排列。这改变了折射率—因此聚焦力量— of the material.

新镜头由佛罗里达州中部大学的Shin-Tson吴和同事建造,允许以新的方式改变焦点。该装置由液晶分子和较小的N-乙烯基吡咯烷酮单体的混合物组成,置于两个玻璃基板之间,每个单体涂覆有薄锡氧化铟锡的薄透明层(图1)。然后,它们放置了一个凹形玻璃透镜,其中一个衬底在一个基板的顶部。

在没有任何电压的情况下,液晶/单体混合物在衬底之间的整个间隙中均匀地分布。但是当研究人员在两个基板上施加电压时,液晶分子在间隙的任一端聚集在一起,其中电场较高,而单体朝向间隙的中间移动,其中场较低(图2)。

由于这种浓度梯度,折射率在该装置上变化,在末端最高,中间最低。因此,该装置用作镜头,研究人员通过它通过它射击氦氖激光并将光聚焦在CCD相机上。研究人员能够增加镜头’S焦距简单地通过打开设备上的电压(图3)。

此外,由于没有涉及分子重新定位,新镜片克服了与传统液晶透镜相关的一些问题,例如强散光(当透镜不能正常聚焦时),焦点变化期间的失真或光散射。

唯一带有新设备的障碍是其长焦时间约为三分钟。这是因为镜片相对较大(9毫米),这意味着它们跨越的分子扩散缓慢。然而,这在室温下估计的响应时间约为1秒钟,这不应该是问题。研究人员说,该技术还可用于制造诸如棱镜阵列和相位光栅的其他自适应微生物。

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