基于聚合物/液晶复合材料的电调谐微透镜阵列设计

微透镜阵列（MLA）是自动立体显示、光通信、波前传感、积分成像等领域极具前景的关键元件之一。例如，微透镜阵列就是积分成像中用于采集并显示图像的关键元件，大部分情况下，由于所使用微透镜阵列的焦距固定，其图像深度会受到限制。

紫外曝光和相分离过程示意图

具有电学、光学或声学可调谐折射的液晶（LC）已被应用于可调谐微透镜阵列。凭借微透镜阵列的可调谐能力，图像深度得以拓展。不过，液晶微透镜阵列（LC-MLA）的设计和制备通常涉及多种制造工艺，增加了制造复杂性和成本。

据麦姆斯咨询报道，南方科技大学电子与电气工程系刘言军副教授领导的一支研究团队与南京大学合作，提出了一种仅需一步曝光即可制备大面积液晶微透镜阵列的简单方法。该研究成果现已发表于Light: Advanced Manufacturing期刊。

液晶微透镜阵列的聚焦特性

这项研究工作所提出的液晶微透镜阵列通过聚合物/液晶复合材料内部的光聚合诱导相分离（PIPS）制成，产生了液晶/聚合物相邻层，被称为相分离复合膜（PSCOF）。复合膜的形态可以通过灰阶光掩模来控制。

这种液晶微透镜阵列具有偏振相关的电可调聚焦特性，展现了高聚焦和成像质量。在没有施加电压的情况下，由于其固有的梯度折射率分布，该微透镜具有8 mm的天然焦距。当施加的电压超过阈值时，发生液晶重新取向，微透镜的焦距逐渐增加。研究人员演示了利用所制备的微透镜阵列，实现图像采集并在3D显示中电调谐中心深度平面。

该制造技术与已有报道的喷墨打印、压缩成型、光刻胶热回流以及3D打印等技术有着本质区别，具有简单、单步、低成本和高通量的生产特点。

此外，通过专门设计的掩模，该技术可以成为制造具有其它功能的液晶微光学器件的通用平台，如液晶柱状微透镜阵列、液晶闪耀光栅等。

审核编辑：刘清