2 结构与原理

具有取向转换膜的双层模式控制液晶透镜结构如图1所示。上层玻璃基板的内表面制备一层圆孔（孔径为8mm）ITO电极，作为控制电极。接着依次磁控溅射ZnO薄膜作为高阻层，旋涂聚酰亚胺（PI）作为取向层。两层麦拉片将厚度为25mm的取向转换膜固定在透镜中间。取向转换膜作为间隔层，将上下液晶层分隔开。上下液晶层的取向方向垂直，每一层液晶层的厚度均为75mm。取向转换膜的上下表面取向正交，膜中间的液晶分子垂直于膜表面排列。具有取向转换膜的双层液晶透镜在光学上是偏振独立的，其原理阐述如图2所示。液晶分子取向如图，当对液晶透镜施加电压后，液晶分子沿电场方向重新排列，形成梯度折射率分布。

假设入射光是一束非偏振光，它总能被分解成偏振方向正交的Ex分量和Ey分量。（a）显示的是入射光中Ex偏振分量在双层液晶透镜的工作过程。Ex偏振光的波前经过上层液晶时，发生弯曲形成汇聚的球面波前。进入取向转换膜，由于取向转换膜的液晶分子垂直于膜表面，Ex光的波前不会受到调制。进入下层液晶，因为Ex光的偏振方向与下层液晶分子的取向垂直，所以也不会被调制。（b）显示的是入射光中Ey偏振分量在双层液晶透镜的工作过程。Ey偏振光的偏振方向与上层液晶分子的取向垂直，不会被调制。由于取向转换膜的液晶分子垂直于膜表面，Ey光的波前也不会受到转换膜的调制。进入下层液晶，它的波前发生弯曲形成汇聚的球面波前。