Da die Bandbreite des äußeren Ringbandes traditioneller Fresnel-Flüssigkristalllinsen mit zunehmender Ringzahl stark abnimmt, was zu einer Verschlechterung der optischen Leistung und einer Beschränkung der effektiven Apertur führt, wird in dieser Studie eine konzentrische Ringstruktur der Fresnel-Flüssigkristalllinse basierend auf verzahnten Elektroden vorgeschlagen, die die Bandbreite des äußeren Ringbandes durch unabhängige Steuerung der Ansteuerspannung jedes Rings erweitert. Die Ansteuerspannung wird im linearen Reaktionsbereich des Flüssigkristalls gehalten und anhand theoretischer Berechnungen so angepasst, dass die Spannung jedes Rings die Bedingung der Ableitungskontinuität erfüllt und eine parabolische Spannungverteilung realisiert wird. Es wurde eine Flüssigkristalllinse mit einem Durchmesser von 2 mm, einer Flüssigkristallschichtdicke von 30 μm und Ringbandbreiten von 0,4 mm, 0,3 mm bzw. 0,3 mm hergestellt, deren äußerer Ringbandbreite gegenüber der herkömmlichen einheitlichen Struktur um jeweils 5 μm und 73 μm erhöht wurde. Polarisationsinterferenztests zeigten, dass die Parabelfitgüte der Phasenverteilung über 99 % liegt, mit maximalen Phasenänderungen von 20,9π und 22π für positive bzw. negative Linsen, was im Wesentlichen mit dem theoretischen Wert von 21,8π übereinstimmt; die optische Dioptrie ist im Bereich von -9,7 D bis 10,1 D stufenlos einstellbar und zeigt eine nahezu lineare Beziehung zur Spannungdifferenz. Bildtests zeigten, dass der MTF50-Wert dieser Struktur 0,151 cy/pxl erreicht, was besser ist als die 0,132 cy/pxl der herkömmlichen Doppelbusstruktur, mit klarer Zoomabbildung. Die Ergebnisse zeigen, dass dieses Design die Bandbreite des äußeren Ringbandes effektiv erweitern und eine hochwertige parabolische Phasenverteilung mit ausgezeichneten Bildleistung erreichen kann.

Optische Geräte; Fresnel-Flüssigkristalllinse; Elektrodenstruktur; Phasenverteilung