Die flüssigkristalline Linse mit zusammengesetzter dielektrischer Schicht verstärkt die elektrische Feldstärke im Zentrum durch Verlängerung der Elektrode, wodurch die Brechungsindexverteilung an den Rändern vom idealen parabolischen Modell abweicht. Üblicherweise muss die effektive Öffnung eingeschränkt werden, um den Fokussierungseffekt zu verbessern, was zu einem Verlust der Lichtdurchlässigkeit der Linse führt. Um die Verteilung des Brechungsindexes über den gesamten Öffnungsbereich zu optimieren, wird in diesem Artikel eine Flüssigkristalllinse mit Bias-Elektrodenstruktur auf Basis des verallgemeinerten Snell-Gesetzes vorgeschlagen. Diese Linse realisiert durch Einführung eines inneren Ring-Bias-Elektroden zwischen den Randelektroden und der zentralen Bias-Elektrode eine effektive Steuerung des Gradientenfeldes innerhalb der Flüssigkristallschicht. Simulationsergebnisse zeigen, dass bei niedriger Betriebsspannung (<inline-formula><alternatives><math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M1"><msub><mrow><mi>V</mi></mrow><mrow><mn mathvariant="normal">1</mn></mrow></msub></math><graphic specific-use="big" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="alternativeImage/4C48C41E-CA8B-4110-872D-EC1C9EC87F61-M001.jpg"?></graphic><graphic specific-use="small" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="alternativeImage/4C48C41E-CA8B-4110-872D-EC1C9EC87F61-M001c.jpg"?></graphic></alternatives></inline-formula>=4 V, <inline-formula><alternatives><math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M2"><msub><mrow><mi>V</mi></mrow><mrow><mn mathvariant="normal">2</mn></mrow></msub></math><graphic specific-use="big" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="alternativeImage/4C48C41E-CA8B-4110-872D-EC1C9EC87F61-M002.jpg"?></graphic><graphic specific-use="small" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="alternativeImage/4C48C41E-CA8B-4110-872D-EC1C9EC87F61-M002c.jpg"?></graphic></alternatives></inline-formula>=2.8 V, <inline-formula><alternatives><math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="M3"><msub><mrow><mi>V</mi></mrow><mrow><mn mathvariant="normal">3</mn></mrow></msub></math><graphic specific-use="big" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="alternativeImage/4C48C41E-CA8B-4110-872D-EC1C9EC87F61-M003.jpg"?></graphic><graphic specific-use="small" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xlink:href="alternativeImage/4C48C41E-CA8B-4110-872D-EC1C9EC87F61-M003c.jpg"?></graphic></alternatives></inline-formula>=2 V) stimmt die optimierte Verteilung des Brechungsindexes gut mit dem idealen parabolischen Modell überein. Durch die optische Leistungsanalyse mit Zemax kann diese Linse bei sichtbarem Licht eine Lichtdurchlässigkeit von 85,73 % erreichen, was im Vergleich zur flüssigkristallinen Linse mit zusammengesetzter dielektrischer Schicht eine Steigerung von etwa 38,89 % bedeutet. Gleichzeitig zeigt die Toleranzanalyse, dass bei einer Steuerung der lateralen Verschiebung der Elektroden, die durch die Lithografiekalibrierung verursacht wird, innerhalb von 0,5 μm die Linse noch eine gute Strahlfokussierqualität aufrechterhalten kann, was eine Grundlage für die Verteilung der Fertigungstoleranzen bei der praktischen Geräteherstellung bietet.

Flüssigkristalllinse;Bias-Elektrode;Verallgemeinertes Snell-Gesetz;Lichtdurchlässigkeit