液晶透镜是利用外加电压实现液晶层梯度折射率分布,从而对入射光进行相位调制的一种可变焦透镜。与传统的光学透镜相比,液晶透镜具有可调焦距、体积小、成本低以及易于集成等优点,被广泛应用于各种光电器件中。本文以液晶透镜在变焦眼镜中的应用为背景,旨在解决变焦眼镜中对液晶透镜大孔径和偏振无关的问题。一方面,采用模式控制结构解决大孔径液晶透镜中心区域无电压变化的问题。通过在透镜圆孔的表面制备一层高阻层,使电压从圆孔的边缘到中心逐渐减小,从而形成抛物型相位分布。另一方面,采用取向互相垂直的双层液晶透镜实现偏振无关特性,让两层液晶透镜分别调制互相垂直的线偏振光。对模式控制结构的液晶透镜进行了模拟仿真,研究外加电压的频率、高阻层阻值以及液晶层电容值对透镜圆孔表面电压分布的影响,优化了结构设计参数。完成了液晶透镜的工艺制备,对比了采用PEDOT:PSS和ZnO材料制备的高阻薄膜对透镜性能的影响,选择以ZnO为高阻层制备了偏振无关液晶透镜。搭建光学实验平台对透镜性能进行了测试,测试结果表明,直径大于1mm的不同孔径的液晶透镜,均能实现可变焦成像。最大孔径为10mm的液晶透镜,其最小焦距为0.825m。在不同偏振光下,测量双层模式控制液晶透镜的归一化聚焦光强值以及观测其成像效果,结果表明两者基本不随偏振度的变化而改变,从而验证了双层模式控制液晶透镜的偏振无关特性。从光程差分布、波前误差以及成像方面,对大孔径液晶透镜的成像质量进行了评价,优化了驱动条件。最后,对孔径为10mm的液晶透镜进行了应用于变焦眼镜的初步测试。结果表明,远视眼被试者,在通过液晶透镜后可以清晰的观察物体,且在改变外加电压的频率后,被试者观察物体出现了模糊到清晰或清晰到模糊的变化,为大孔径偏振无关液晶透镜应用于可变焦眼镜奠定了重要基础。