Голография в матричных фазовых модуляторах света
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
° He-Ne лазере:
- He-Ne лазер; 2 - коллиматор; 3 - мнимое изображение;
- ЭА ЖК ПМС; 5 - объектив с диафрагмой; ПЗС - ПЗС камера;
ПК - персональный компьютер.
Схема установки представлена на Рис.5. Ключевым элементом схемы является ЭАЖКПМС 4 пропускающего типа LC-2002 фирмы Holoeye, который освещался излучением He-Ne лазера 1 (633 nm). С компьютерно-генерированной голограммы, передаваемой с персонального компьютера на модулятор, восстанавливалось мнимое изображение 3, которое было возможно наблюдать невооруженным глазом с расстояния ~1500 мм от изображения. В целях регистрации изображения использовалась высококачественная профессиональная цифровая камера с регулируемым размером диафрагмы.
Структура голограммы была рассчитана в соответствии с апертурой зрачка человеческого глаза. Таким образом, с любой точки наблюдения зрачок выполнял функцию полевой диафрагмы.
Результаты эксперимента
Рис. 6. Изображения с тестовых голограмм
Для начальной настройки установки использовались тестовые голограммы, поставляемые в комплекте с модулятором. Записанные с помощью камеры примеры восстановленных с таких голограмм изображений показаны на Рис.6.
На Рис.7 показаны результаты проявления голограмм, предоставленных партнером. Приведенные изображения наглядно демонстрируют зависимость зашумленности изображения от размера диафрагмы.
Как видно, наименее зашумленное изображение получено при размере диафрагмы, наиболее бликом к расчетному (фокальное расстояние объектива 170 мм).
Рис. 7. Зависимость зашумленности изображения от размера диафрагмы:
Проявленные изображения были зарегистрированы несколькими наблюдателями. Приведенные в настоящем материале снимки уступают по качеству наблюдаемым невооруженным глазом изображениям.
В результате эксперимента показана возможность успешного использования технологий ЖК ПМС при построении голографических трехмерных дисплеев, а также прошел успешное тестирование алгоритм расчета компьютерно-генерированных голограмм, разработанный представителями фирмы Intel. В ближайшем будущем планируется развитие данного эксперимента в сторону построения более сложного прототипа с использованием более совершенного модулятора, имеющего лучшее разрешение и меньший размер пикселя.
4. Повышение чувствительности интерференционных измерений методом перезаписи голограмм
Область поставленной задачи
Методы голографической интерферометрии с увеличением чувствительности измерений позволяют исследовать малые фазовые неоднородности прозрачных сред [7] и топографию отражающих поверхностей при малых отклонениях отраженного волнового фронта от плоского [8]. В обоих случаях эти отклонения составляют сотые и десятые доли интерференционной полосы.
Идейной базой данного проекта послужили работы И.С. Зейликовича, В.И. Короткова, А.М. Ляликова, С.А. Пулькина и др. по исследованию и разработке возможностей повышения чувствительности интерференционных измерений [6-12] и применению таких методов для измерения объектов в субмикронном диапазоне.
На данный момент голографические методы повышения чувствительности интерферометрических измерения уже были успешно использованы в работах, реализующих передачу единицы длины от государственного эталона длины в субмикронный и нанометровый диапазоны [6]. В статьях [7, 10] был описан метод прецизионного измерения периода дифракционных решёток до 3600 штрихов/мм с помощью лазерного дифрактометра. В настоящей работе используется голограмма наноступени на кремниевой подложке, полученная в лазерном микроинтерферометре (ЛМИ). В ЛМИ используется оптическая схема, подобная оптической схеме лазерного дифрактометра, описанного в [7, 10], но вместо измеряемой дифракционной решетки установлена измеряемая ступень, а в качестве приёмника излучения вместо ПЗС-линейки используется ПЗС-камера. Схема ЛМИ для записи голограммы объекта представлена на Рис.1.
Схема установки для проведения эксперимента
Схема представляет собой интерферометр Тваймана-Грина. Монохроматическое излучение He-Ne лазера проходит через телескопическую систему 2 и диафрагму 5, таким образом, объект 7 освещается плоским волновым фронтом. Образцом служила мера высоты ступени 70 нм, которая помещалась в одно плечо интерферометра перпендикулярно лазерному лучу. Во второе плечо устанавливалось зеркало 6. Все измерения проводились со слегка заклоненным зеркалом 6 для получения интерференционной картины полос равной толщины в поле зрения микроскопа. Дополнительно к схеме Тваймана-Грина, между светоделительным кубиком 5 и микроскопом для сведения пучков помещались два объектива 8, в сопряженные фокальные плоскости которых была установлена диафрагма 9. Такая оптическая схема позволяет направлять световые пучки под относительно большими углами, изменять и оптимизировать число линий на интерференционной картине. На структуре длиной 100 мкм помещается около 20-30 интерференционных линий. Интерференционная картина регистрировалась ПЗС-камерой (736 х 572 пикселя).
Рис. 8. Схема записи голограмм малых неоднородностей.
- He-Ne лазер; 2 - телескоп; 3 - опорное зеркало; 4 - диафрагма; 5 - светоделительный кубик; 6 - опорное зеркало; 7 - объект; 8 - объективы; 9 - диафрагма
Комплексные амплитуды световых волн, записывающих голограмму объекта 7, отображающуюся на ПЗС-камере, будут иметь вид:
где - плос