液晶透镜可以通过施加控制电压来改变焦距,其本质主要是液晶分子的极性基在电场的作用下会使液晶分子发生转动,转动后的液晶分子可以改变入射光在液晶材料中的传播方向,从而实现光线的发散或者汇聚,产生透镜的效果,由于构造简单,易于集成,是具有广泛应用前景的光学元件。随着对液晶透镜深入研究,光学像差问题成为了限制其应用的关键因素之一。为改善液晶透镜的折射率分布,提高成像质量,前人提出了模式控制型液晶透镜,通过在液晶透镜圆孔电极的上方涂覆高阻层,平滑透镜内电场分布,降低透镜像差。为进一步改善液晶透镜的像差问题,本文提出了一种新型的多透明环形电极液晶透镜。使用MATLAB模拟仿真研究了液晶透镜电压及折射率的分布情况。设计制作了透明多环形电极图案,将图案电极与高阻层相结合进一步平衡了透镜内部的电场分布,提高了成像质量。提出了一种采用溶胶-凝胶法的AZO高电阻薄膜制备方法,制备出了方块电阻可以随A1掺杂浓度渐变的高电阻薄膜,提高了高电阻薄膜制备的重复性。制备了多透明环形电极液晶透镜,测试了其折射率分布。具体研究内容如下:1.结合液晶连续体弹性理论与多透明环形电极液晶透镜的等效电路模型,模拟仿真并分析了多透明环形电极液晶透镜。在固定焦距下分析了薄膜方块电阻对液晶透镜的折射率及驱动频率的影响,结果表明:选择200 MΩ/sq以下的薄膜方块电阻对液晶透镜折射率的分布影响较小,液晶透镜折射率分布相比理想旋转抛物面分布偏差较小。方块电阻取值范围在10 MΩ/sq-4.3×105 MΩ/sq时,通过调整驱动频率可以使折射率偏差满足瑞利判据,实现良好成像。固定薄膜方块电阻100 MΩ/sq,在不同焦距情况下,分析了折射率分布偏差随与焦距的变化规律,结果表明:焦距分别为17.03,20.43,25.54,34.05,51.08,102.15 cm时液晶透镜均可以实现折射率分布偏差较小。2.在制备液晶透镜的过程中,用溶胶-凝胶法在玻璃基板上制备了不同浓度(5%,7.5%,10%,12.5%,15%,17.5%,20%,均为原子分数)A1掺杂的AZO薄膜,并分析了掺杂浓度与涂膜层数对薄膜光电性能的影响。采用正方形电阻法、扫描电子显微镜、Nano Measurer 1.2软件、分光光度计等对AZO薄膜进行了表征以及性能的研究。研究结果表明:当Al掺杂浓度逐渐升高时,方块电阻在2MΩ/sq-405 MΩ/sq之间逐渐增大,晶粒尺寸在24.35nm-17.53 nm之间逐渐减小,掺杂浓度对透射率的影响较小,不同掺杂浓度的AZO薄膜在可见光范围内透射率均在80%左右。AZO薄膜的方阻会随着涂膜层数的增加而降低,涂膜层数为4层时AZO薄膜在可见光范围内的透射率最好。10%A1掺杂的AZO薄膜的方块电阻在100 MΩ/sq附近,重复性较好。3.选用A1掺杂浓度为10%的AZO薄膜制备了多透明环形电极液晶透镜并进行干涉实验分析透镜性能。结果表明:焦距为21.80 cm的多透明环形电极液晶透镜与理想折射率分布的最大偏差为1.81×10-2,均方根折射率偏差为0.52×10-2,相比于传统模式控制型液晶透镜,具有更接近理想折射率的旋转抛物面式分布。