Opracowywane w Wojskowej Akademii Technicznej soczewki ciekłokrystaliczne o zmiennej ogniskowej mogą, zdaniem badaczy, zrewolucjonizować dostępne urządzenia optyczne. Największą ich zaletą są zmienne właściwości – to otwiera wiele nowych dróg rozwoju przyrządów optycznych, zarówno do korekcji wad wzroku, jak i aparatów w smartfonach.

"Powiększenie soczewki będzie sterowane elektrycznie i ograniczy, a może nawet całkowicie wyeliminuje stosowanie ruchomych części optyki" - tłumaczy doktorant Tomasz Jankowski, cytowany w cyklu #młodziinnoWATorzy na stronie internetowej uczelni.

Jak wyjaśnia, soczewki te wykorzystują właściwości optoelektroniczne materiałów ciekłokrystalicznych. W porównaniu z soczewkami szklanymi mają niską masę i niewielką grubość. Można dzięki nim uzyskać szeroki zakresu przestrajalności mocy optycznej bez konieczności wykorzystywania ruchów mechanicznych.

W zależności od kierunku padania wiązki światła, molekuły ciekłego kryształu mają różne współczynniki załamania. Ciekły kryształ, umieszczony w polu elektromagnetycznym, obraca się w kierunku linii pola elektromagnetycznego. Połączenie tych dwóch właściwości optoelektronicznych pozwala zmienić powiększenie soczewki. Taką warstwę umieszcza się pomiędzy dwiema równoległymi szklanymi płytkami, na których naparowana jest warstwa przewodząca z materiału ITO, czyli Indium Tin Oxide, mieszaniny tlenku indu i cyny, działającej jako elektroda.

Źródło: WAT

"W celu uzyskania soczewki ciekłokrystalicznej w warstwie ciekłego kryształu musimy wytworzyć odpowiedni rozkład pola elektromagnetycznego. Spowoduje to rozkład różnego obrotu ciekłego kryształu i ostatecznie rozkład współczynnika załamania, dzięki czemu uzyskamy soczewkę zbliżoną do soczewki gradientowej" - mówi Jankowski.

Doktorant bada nową metodę wytwarzania takich pól elektrycznych. Bazuje ona na kształtowaniu mikrostruktury elektrody ITO oraz zasilaniu jej za pomocą tylko dwóch źródeł napięciowych o różnych amplitudach. "Inne zespoły uzyskują często lepsze parametry, ale muszą do tego używać nawet kilkudziesięciokrotnie więcej źródeł napięciowych" - podkreśla.

W obiektywie aparatu fotograficznego za pomocą dwóch soczewek ciekłokrystalicznych ustawionych blisko siebie po zmianie ich ogniskowych naukowcy uzyskują różne nastawy zoomu optycznego. Nie potrzeba do tego ruchów mechanicznych, sterują nimi tylko i wyłącznie za pomocą napięcia. To właśnie dzięki temu będzie można wyeliminować ruchome elementy z układów optycznych.

W ramach współpracy międzyuczelnianej WAT i Politechniki Warszawskiej doktorant pracował pod kierunkiem dr inż. Anny Pakuły, a obecnie - dr. hab. Noureddine’a Bennisa. Otrzymał nagrodę III stopnia w XXXI konkursie PKOpto SEP im. prof. Adama Smolińskiego na najlepsze prace dyplomowe z zakresu optoelektroniki. (PAP)

Nauka w Polsce