Electro-optical Characteristics of a Liquid Crystal Lens with Polymer Network

Abstract

We study a tunable-focus lens in which the key element is a gradientpolymer-stabilized liquid crystal (G-PSLC) structure. In this paper, we further develop the theoretical model [1, 2] that describes the dependence of the G-PSLC lens’ focal length on the applied voltage and presents a theoretical study of lens aberrations. According to Fermat’s principle, we minimize the optical path of a test light beam and calculate the angles of a ray exiting from the cell. Using these results, the lateral and longitudinal aberrations are estimated. The obtained results can be used to optimize the G-PSLC lenses.

У данiй роботi вдосконалено теоретичну модель лiнзи [1, 2], утвореної в нематичному рiдкокристалiчному кристалi в процесi фотополiмеризацiї в неоднорiдному свiтловому полi гаусового пучка. Знайдено чисельно кут переорiєнтацiї директора нематичного рiдкого кристала та фокусну вiдстань лiнзи в залежностi вiд величини напруги прикладеної до нематичної комiрки. Використовуючи принцип Ферма, мiнiмiзовано оптичний шлях свiтлового пучка, що проходить крiзь утворену лiнзу. Отримано напрямок поширення свiтла на виходi з комiрки, що дозволило оцiнити поздовжню та поперечну аберацiї рiдкокристалiчної нематичної лiнзи. Зi збiльшенням прикладеної напруги, величина аберацiй зменшується. Отриманi в статтi результати дозволяють оптимiзувати якiсть зображення, що утворює лiнза.