複合誘電層液晶レンズは、電極を延長することで中心電場強度を強化し、端部の屈折率分布が理想的な放物線モデルから偏差する。通常、集光効果を改善するために有効開口径を制限する必要があり、その結果レンズの透過光量が損なわれる。全開口範囲での屈折率分布の最適化を目的として、本論文では一般化スネルの法則に基づくバイアス電極構造を有する液晶レンズを提案する。本レンズは、端部電極間に内環バイアス電極と中心バイアス電極を導入することにより、液晶層内の勾配電場を効果的に制御している。シミュレーション結果は、低駆動電圧(<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）において、最適化されたレンズの屈折率分布は理想的な放物線モデルと高度に一致している。Zemaxによる光学性能解析により、このレンズは可視光波長域で85.73％の透過効率を実現でき、複合誘電層液晶レンズに比べ約38.89％の向上を示す。同時に、公差解析により、光リソグラフィのオーバーレイによる電極の横方向変位を0.5 μm以内に制御すれば、レンズは依然として良好なビーム集束品質を維持できることが示されており、この結論は実際のデバイス製造における工程公差配分の指針となる。

液晶レンズ;バイアス電極;一般化スネルの法則;透過効率