可調諧液晶透鏡
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
可調諧液晶透鏡的實例教程
微軟研究中，用戶觀看虛擬現實畫面的最佳或“舒適區域”
液晶解決方案：使用一種可調諧液晶透鏡來控制焦距
目前開發方向中，快速可調型液晶透鏡是一種能夠在克服（校正）上述VAC問題的同時，擴大焦點舒適區的方法，它能夠有效地、動態地調整顯示器的焦距以適應其所需要虛像的預期深度。FlexEnable幾個小組利用專門設計的液晶材料開發了各種結構的可調諧液晶透鏡。
例如，如果這些頭戴式VR和AR設備設計了一個0.5屈光度的固定光學鏡頭，那么來自無窮遠處的圖像總會在離人眼2米遠處聚焦。現在，如果在該固定透鏡的表面再設計一個可切換調節的液晶透鏡，該透鏡可以在-0.5屈光度和+0.5屈光度之間切換，這樣整個產品的屈光度就能夠在0到1之間調節。也就是說，該設備將能夠允許用戶觀看虛擬物體的焦距在1米和無窮大之間調節切換。
光學設計與舒適度優化
隨著市場上越來越多的VR和AR設備和類型的出現，評論家們開始關注這些設備在使用過程中的舒適度，其中甚至還包括產品脫下之后留在皮膚上的痕跡。最近，美國消費者新聞與商業頻道（CNBC）的記者索菲亞·皮特（Sofia Pitt）在一篇評論中就附上了一張她長時間使用一款頭戴式設備后額頭上留下的痕跡照片。實際上，用戶對這些頭戴式設備中一些較重部件距離設備中軸線的距離非常敏感，通常這里提到的較重部件就是指一些最靠前的光學器件和光引擎。
實際上，在產品的設計生產過程中，制造商在批量生產前的最后一分鐘修改設計也是很常見的，不過這些設計變更通常都會影響到很多外部組件。一旦治工具和生產工藝確定下來，設計人員就很難在通過改變光學器件來降低最終產品的重量。因此，制造商有必要從一開始，就要平衡好產品性能和重量。
展開 以下將以幾種特征液晶平面光學元件為例，以展示該類新型平面光學技術的優勢：
（1）可調液晶平面透鏡
圖4展示的是可調諧液晶平面透鏡，一種基于入射光的偏振態實現對光束會聚或發散的衍射光學元件。平板透鏡經過精密設計的連續變化的周期結構，使其具有無球差特性，經過有效孔徑的所有光線在徑向不同周期位置處發生衍射使得所有光線正好能聚到一點。這種由液晶材料制備的衍射薄膜，具有大尺寸有效光學口徑和動態電場調諧性。這種低成本/易于制造的材料和低壓/低功率電場控制與光學性能的強大性能相結合，為高級光學應用提供了設計套件。圖4中不同聚焦狀態之間的切換僅需要幾伏，并且通常在大約一毫秒內發生。
圖4 平面可調液晶平板透鏡
（2）偏振選擇衍射光柵
液晶聚合物光學薄膜最典型的一個應用便是聚合物薄膜偏振光柵（Polarization grating ，PG）（圖2b）。其作為一種“薄膜棱鏡”，同時具備高效偏振手性拆分和獨特的分束器的功能。PG可將入射光衍射成只有正負一級的兩個光束（無更高階衍射），而輸出光束具有相反的圓偏振態（圖5）。而衍射角由薄膜的設計液晶分子取向周期Λ決定。可將圓偏轉光衍射至+1級或-1級，與機械式偏轉器件相比，在體積大小，重量，功耗等方面都具有無法比擬的明顯優勢，在控制光束偏轉、手性分離、紅外凝視系統、激光掃描系統、偏振成像系統等領域有著廣泛的應用前景。
圖5 液晶偏振光柵工作原理
（3）寬波段工作液晶平面光柵
液晶聚合物光學薄膜可實現寬波段高衍射效率的需求。通常，寬波段高衍射效率可通過堆疊多層光學波片實現。然而，對于液晶聚合物材料，其額外具有一個扭曲自由度。通過在各個層中混合并匹配液晶材料的扭曲角度和薄膜厚度，可以實現寬帶波片和寬帶衍射器件的新架構。
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根據光學元件的調控特性，該技術可分為靜態光學元件整形與動態光學元件整形兩大類，前者包括非球面透鏡組、雙折射透鏡組、衍射光學元件（DOE）、微透鏡陣列等，后者以液晶空間光調制器（LC-SLM）為核心代表。
通過實戰案例演示，從0到1搭建可優化的全息光波導系統，為AR光學研發人員提供可直接復用的建模流程、優化方法與工程約束思路，助力高效完成AR光學系統設計與驗證。
2025年12月，imec宣布已在300mm CMOS試驗線上成功將膠體量子點光電二極管集成于超構表面之上，實現了可擴展的短波紅外光譜傳感器平臺，預計2027至2028年可進入量產。[20] Lumotive于2026年3月演示了全球首款可編程二維光子波束成形芯片，采用液晶超構表面技術，可實時動態形成和重塑光束。
Ansys | 雙折射是什么？1個月前
>>>>LCD屏幕
LCD屏幕利用雙折射液晶來顯示圖像和視頻。當施加電場時，這些液晶的折射率會改變。通過控制液晶的方向，屏幕可以調控通過光的偏振狀態和強度。
>>>>光通信
雙折射可用于光纜中的信號傳輸。在稱為“波長選擇開關”的光纖組件中，雙折射作為光學“門控”，可精準選擇特定波長并引導其沿光纜中特定路徑傳輸。
MicroLED顯示器中的每個LED都可充當一個像素（紅色、綠色或藍色），可用于MicroLED電視和其他需要高級顯示器的技術。
扁平、方形的LED
MicroLED顯示器的工作原理與基于LCD的顯示器不同。傳統的LCD系統使用LED背光和液晶層，后者通過阻擋某些部分的光來創建圖像。相比之下，MicroLED和OLED顯示器都要簡單得多，因為它們不依賴LCD。
圖6邊緣耦合器的制造工藝流程
（二）性能指標：低損耗、寬帶寬、偏振不敏感
測試系統采用可調諧激光器（1510-1600nm）與光功率計，結果顯示：
1、1550nm處，TE/TM模式耦合損耗分別為1.21dB/1.78dB，偏振相關損耗（PDL）僅0.5dB。
2、1dB帶寬超90nm（受激光器范圍限制），1510-1600nm內損耗波動<1dB。
圖5 透鏡組結構
表1 各物鏡參數
仿真結果如圖6所示：放大鏡組的點列圖均位于艾里斑內（圖6c），投影圖像清晰（圖6b），完全滿足“將micro-LED圖像預放大5倍至擴散屏”的需求。
圖6 透鏡組仿真結果。
衍射光學解決方案
軟件支持幾何法與傅里葉迭代算法求解衍射光學元件（DOE）相位分布，用戶可定義輸入場（如高斯光束）與目標場（如超級高斯光束）。幾何法快速求解初始相位，迭代算法精確計算輸出場，優化收斂速度與計算精度，確保設計高效準確。
偏振解決方案
軟件提供偏振光源與元件設置，涵蓋理想線偏器件及真實偏振元件（如雙折射晶體、液晶等）。
無源環節不僅包括功率分束器、起偏器、偏振旋轉分束器、濾波器等多種無源光子器件，還包含常用的逆向設計算法，適用于硅基、鈮酸鋰等多種材料體系，可有效助力學員掌握無源光子器件設計技能。有源環節不僅包括電相移器、微環調制器、馬赫曾德行波調制器、垂直光電探測器、熱調諧波導等多種有源光子器件，還包含波分復用、PAM4收發等完整的PIC系統，可大大提升學員設計復雜光子集成電路系統的能力。
直下式LED背光模擬仿真
簡介
直下式 LED 背光技術作為顯示領域的關鍵支撐方案，憑借 LED 陣列的密集排布特性，可實現光線在背光板內的均勻擴散，進而提升屏幕顯示畫面的細膩度與色彩還原度，廣泛應用于液晶電視、筆記本電腦顯示屏等中高端顯示設備。為精準復現直下式 LED 背光系統的光學特性，基于 OAS 軟件開展全流程仿真設計。
