복합 유전체층 액정 렌즈는 전극을 연장하여 중심 전기장 세기를 강화함으로써 가장자리의 굴절률 분포가 이상적인 포물선 모델에서 벗어나게 합니다. 일반적으로 초점 효과를 개선하기 위해 유효 개구를 제한해야 하며, 이로 인해 렌즈의 투과량 손실이 발생합니다. 전체 개구 범위 내에서 굴절률 분포를 최적화하기 위해 본 논문에서는 일반화된 스넬 법칙에 기반한 바이어스 전극 구조를 가진 액정 렌즈를 제안합니다. 이 렌즈는 가장자리 전극 사이에 내부 링 바이어스 전극과 중심 바이어스 전극을 도입하여 액정 층 내 그라디언트 전기장의 효과적인 제어를 구현합니다. 시뮬레이션 결과에 따르면 저전압 구동(<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) 조건에서 최적화된 렌즈의 굴절률 분포는 이상적인 포물선 모델과 매우 일치함을 보여줍니다. Zemax 광학 성능 분석을 통해 이 렌즈는 가시광선 대역에서 약 85.73%의 투과 효율을 실현할 수 있으며, 복합 유전체층 액정 렌즈 대비 약 38.89% 향상되었습니다. 한편 공차 분석 결과, 광리소그래피 정렬로 인한 전극의 횡방향 편차를 0.5 μm 이내로 제어하면 렌즈가 여전히 우수한 빔 집속 품질을 유지할 수 있음을 나타내며, 이는 실제 장치 제조 공정 공차 할당에 근거를 제공합니다.

액정 렌즈;바이어스 전극;일반화된 스넬 법칙;투과 효율