В связи с тем, что ширина внешнего кольцевого слоя традиционной жидкокристаллической линзы Френеля резко уменьшается с увеличением количества колец, что приводит к ухудшению оптических характеристик и ограничению эффективного апертурного диаметра, в данном исследовании предложена структура концентрических кольцевых жидкокристаллических линз Френеля на основе грабельчатых электродов. Посредством независимого контроля напряжения управления каждого кольца расширяется ширина внешнего кольцевого слоя. Управление напряжением осуществляется в линейной области отклика жидких кристаллов, и теоретически рассчитывается так, чтобы напряжение каждого кольца удовлетворяло условию непрерывности производной, реализуя параболическое распределение напряжения. Экспериментально изготовлена жидкокристаллическая линза с апертурой 2 мм, толщиной жидкокристаллического слоя 30 мкм и шириной колец соответственно 0.4 мм, 0.3 мм и 0.3 мм. Внешний кольцевой слой увеличивается на 5 мкм и 73 мкм по сравнению с двойной шиной управления с такой же максимальной световой фокусировкой. Поляризационные интерференционные тесты показали, что качество параболической аппроксимации фазового распределения превышает 99%, максимальные изменения фазы для положительной и отрицательной линз составляют 20.9π и 22π соответственно, что в основном соответствует теоретическому значению 21.8π; диоптрия оптического фокуса регулируется плавно в пределах от -9.7 до 10.1 D и приблизительно линейно связана с разностью напряжений. Тесты изображения показали, что значение MTF50 для данной структуры достигает 0.151 циклов/пиксель, что лучше, чем 0.132 циклов/пиксель у традиционной структуры с двойным управлением; изображение при масштабировании четкое. Результаты показывают, что данный дизайн эффективно расширяет ширину внешнего кольцевого слоя, обеспечивая высококачественное параболическое фазовое распределение и отличные характеристики изображения.

оптические приборы; жидкокристаллическая линза Френеля; электродная структура; фазовое распределение