高效率液晶繞射光學元件

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姓名

傅皇文(Huang-Wen Fu) 查詢紙本館藏

畢業系所

光電科學與工程學系

論文名稱

高效率液晶繞射光學元件
(High efficiency Liquid Crystal Diffractive Optical Element)

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摘要(中)

在本論文中，我們主要在探討液晶繞射光學元件的設計與其應用於光學讀取頭的可行性。由於液晶是單軸雙折射的材質，而且可藉由外加的電壓使其光軸傾斜，因此當我們加上電壓時，光軸的傾斜使入射光所看到的折射率改變。藉由設計元件的電極，我們能夠改變折射率，使此元件產生繞射現象，其效果有如相位式光柵一樣。當我們不外電壓時，此元件就不會產生繞射現象。因此，液晶繞射光學元件可切換繞射光的分佈。當光學讀寫頭讀取不同規格之碟片時，藉由液晶繞射光學元件切換繞射光的分佈可以改變聚焦點及NA，可達到讀取不同規格之碟片的目的。所以我們在HD-DVD 光學讀取頭搭配液晶繞射光學元件的情況下來設計所需的繞射元件，使此光學讀寫頭與目前的CD 及DVD 規格相容。接下來我們製作出兩種不同的液晶繞射光學元件，其中一種為線型光柵，另一種為Fresnel Lens。元件製作出來之後，我們首先證實了液晶繞射光學元件灰階的效果，接下來以液晶製作的Fresnel Lens 搭配凸透鏡的架構下得到改變焦點的效果。

關鍵字(中)

★ 液晶
★ 繞射元件

關鍵字(英)

★ diffractive optical element
★ liquid crystal

論文目次

摘要I
致謝II
目錄III
圖次IV
表次VII
第一章前言1
二章原理及設計方法
2.1 液晶種類4
2.1-1 線狀液晶（Nematic Liquid Crystals） 4
2.1-2 層狀液晶（Smectic Liquid Crystals） 4
2.1-3 膽固醇型液晶（Cholesteric Liquid Crystals） 5
2.2 液晶分子排列方式與特性8
2.3 液晶繞射元件原理與可行性10
2.4 可變NA 物鏡原理14
2.5 液晶繞射元件光學設計17
2.6 將光學設計轉換成數位化繞射元件21
第三章元件製作過程24
3.1 光罩設計與製作24
3.2 黃光製程26
3.3 配相膜製程28
3.4 液晶封裝30
第四章元件特性及其效率實驗32
4.1 液晶厚度量測32
4.2 液晶繞射元件繞射效率量測36
4.3 液晶繞射元件搭配凸透鏡產生多焦點之實驗42
第五章結論45
Appendix A 46
Appendix B 51
參考文獻52

參考文獻

參考文獻
1. Iam-Choon Khoo,Shin-Tson Wu,”Optics and nonlinear
optics of liquid crystal” World Scientific,1993.
2. Amnon Yariv,Pochi Yeh,”Optical waves in crystals”
John Wiley & sons, Inc.,New York,1984.
3. 松本正一,角田市良合著劉瑞祥譯”液晶之基礎與應用” 國立
編譯館,台北,1996
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York,1995
5. P.G. De Gennes,J.Prost”The Physics of Liquid
Crystals”Oxford University Press,New York.1993
6. David J.Griffiths”Introduction to electrodynamics”
Prentice-Hall,Inc.
7. 施錫富,鄭尊仁”液晶繞射元件在高密度光學讀取頭之研究”清
雲學報第22 卷第一期第一頁
8. Steve J. Elston”The optics of ferroelectric liquid
crystals”Jorunal of modern optics,1995 , VOL. 42,NO. 1,19-
56

指導教授

施錫富、游漢輝、張正陽
(Hsi-Fu shih、Han-Fai Yau、Jeng-Yang Cheng)

審核日期

2003-7-4

推文