Rewolucyjne soczewki ciekłokrystaliczne
Opracowywane w WAT soczewki ciekłokrystaliczne o zmiennej ogniskowej mogą 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 chociażby aparatów w smartfonach.
W ramach cyklu #młodziinnoWATorzy z mgr. inż. Tomaszem Jankowskim, doktorantem Szkoły Doktorskiej WAT i jednym z członków zespołu zajmującego się zagadnieniem soczewek ciekłokrystalicznych w Wojskowej Akademii Technicznej, rozmawia Sebastian Jurek.
Sebastian Jurek: Czym są soczewki ciekłokrystaliczne i czym różnią się od klasycznych szklanych?
Mgr inż. Tomasz Jankowski: Soczewki ciekłokrystaliczne wykorzystują właściwości optoelektroniczne materiałów ciekłokrystalicznych. Mają niską masę i niewielką grubość w porównaniu z soczewkami szklanymi. Ich największą zaletą jest możliwość uzyskania szerokiego zakresu przestrajalności mocy optycznej bez konieczności wykorzystywania ruchów mechanicznych. Mówiąc wprost, powiększenie soczewki będzie sterowane elektrycznie i ograniczy, a może nawet całkowicie wyeliminuje stosowanie ruchomych części optyki.
A jak działają takie soczewki?
Molekuły ciekłego kryształu są materiałem dwójłomnym – posiadają różne współczynniki załamania w zależności od kierunku padania wiązki światła na taki materiał. Dodatkowo ciekły kryształ ma takie właściwości elektryczne, że kiedy umieścimy go w polu elektromagnetycznym, obraca się w kierunku linii pola elektromagnetycznego. Połączenie tych dwóch właściwości optoelektronicznych pozwala na możliwość zmiany efektywnego współczynnika załamania warstwy ciekłokrystalicznej, czyli zmiany powiększenia 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. W celu uzyskania soczewki ciekłokrystalicznej w tej 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. Największą innowacyjnością obiektu moich badań jest nowa metoda generacji takich pól elektrycznych – bazuje ona na kształtowaniu mikrostruktury elektrody ITO oraz zasilaniu jej za pomocą tylko dwóch źródeł napięciowych o różnych amplitudach. To przełomowe osiągnięcie, inne zespoły uzyskują często lepsze parametry, ale muszą do tego używać nawet kilkudziesięciokrotnie więcej źródeł napięciowych.
Dalszą część rozmowy, m.in. o zastosowaniu soczewek ciekłokrystalicznych i dalszych badaniach, przeczytacie na promocja.wat.edu.pl/mlodziinnowatorzy/rewolucyjne-soczewki-cieklokrystaliczne.
Tekst i fot. Sebastian Jurek
* * *
Artykuł powstał w ramach cyklu #młodziinnoWATorzy, w którym prezentujemy projekty, prace naukowe i dyplomowe, nowoczesne rozwiązania ambitnych studentów Wojskowej Akademii Technicznej, dla których 100% to za mało.
