Голография в матричных фазовых модуляторах света
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
Оглавление
Введение
1. Голография в матричных фазовых модуляторах света
2. Аналоговый метод асимметризации профиля интерференционной картины в интерферометре Майкельсона
3. Прототип истинно трехмерной голографической дисплейной системы
4. Повышение чувствительности интерференционных измерений методом перезаписи голограмм
5. Повышение чувствительности измерений аномальной дисперсии методом крюков Рождественского
Заключение
Список используемой литературы
Введение
Способность точно воспроизводить амплитуду и фазу световых волн, которую даёт голография, позволяет выйти за пределы возможностей линзовых и зеркальных оптических систем. И такой функционал среди современных оптических компонентов могут предложить матричные фазовые модуляторы света [1]. В настоящей работе были проведены экспериментальные исследования возможностей применения фазовых модуляторов света при решении таких прикладных задач, как асимметризация профиля интерференционной картины, построение прототипа трехмерного голографического дисплея и повышение чувствительности интерференционных измерений методом перезаписи голограмм.
голография матричный фазовый модулятор
1. Голография в матричных фазовых модуляторах света
Фазовые модуляторы света, способные работать в режиме реального времени, востребованы в различных областях и могут выполнять различные функции. В настоящее время они используются как оптические элементы, направляющие свет элементы, элементы схем обработки, распознавания и передачи оптической информации, а также в голографических схемах.
В настоящей работе ключевым элементом экспериментальных установок являлся электрически адресуемый фазовый модулятор света фирмы Holoeye [2], основанный на технологии жидких кристаллов (далее ЖК). Как средство модуляции фазы света, ЖК модуляторы представляют собой двулучепреломляющий материал с высокой чувствительностью. Конструктивно данный фазовый модулятор света представляет собой жидкокристаллическую матрицу и совокупность электронных компонентов, управляемых от компьютера и обеспечивающих, в свою очередь, управление свойствами элементов матрицы. Принцип работы ЖК фазового модулятора света показан на Рис.1. При подаче на электроды модулятора питания частицы приобретают определённую ориентацию, обеспечивая модуляцию оптических свойств слоя ЖК.
Рис. 1. Принцип работы ЖК фазового модулятора света
Компьютер рассчитывает для изображения голографическую интерференционную картину, что затем используется для установки оптических свойств ЖК ПМС. Дифракция света на модуляторе аналогична воспроизведению голограммы и приводит к получению необходимого волнового фронта.
Установка подобного элемента на пути пучка света позволяет управлять его пространственным распределением. Кроме того, эффекты, возникающие при неизбежном дифрагировании света на пикселях матрицы, имеющих размер примерно 5-10 ? (см. Таблицу 1) позволяют использовать модулятор в качестве голографического элемента и воссоздавать изображение в дальнем поле дифракции. Включение в оптическую схему программно-управляемого ЖК ПМС позволяет также вывести оптическую систему на новый уровень - компьютерной генерации голограмм (КГГ.).
По сравнению с традиционными подходами, применяемыми в голографии, подход КГГ:
не нуждается в специальных материалах для записи голограмм;
может синтезировать оптические волновые фронты без потребности фиксации их физического проявления - например, можно генерировать 3D-изображения несуществующих объектов;
обеспечивается небывалое управление волновым фронтом за счет возможностей простого хранения, манипулирования, передачи и репликации голографических данных.
Вышеописанные свойства фазовых модуляторов света представляют интерес в решении многих задач современной науки и техники, некоторые из которых приведены в настоящей работе.
Используемый в настоящей работе электрически адресуемый жидкокристаллический пространственный модулятор света (ЭАЖКПМС) и его характеристики представлены на Рис.2 и Таблице 1, соответственно.
Рис. 2. ЭАЖКПМС LC-2002 от Holoeye
Таблица 1. Параметры модулятора LC-2002
Разре-шениеРазмер пикселяРабочая площадьРазмер матрицыТоновое разреше-ниеФормат сигналаЧастота обновления800 х 60032 мкм55,00 х 26 мм8 бит (256 знач.) VGA - SVGA60 Гц
2. Аналоговый метод асимметризации профиля интерференционной картины в интерферометре Майкельсона
Область поставленной задачи
Задача асимметризации профиля штриха интерференционной картины возникает в связи с проблемой ограниченной дифракционной эффективности тонких динамических голограмм, используемых для коррекции оптических искажений [3] и при решении ряда других прикладных задач. Известно, что дифракционная эффективность (ДЭ) в 1 порядки для тонких фазовых голограмм с симметричным профилем штриха не может превышать 33% для синусоидального и 40% для прямоугольного профиля. В то же время замена его на асимметричный профиль, состоящий из прямоугольных треугольников (пилообразный), позволяет повысить ДЭ вплоть до 100%.
Аналоговый подход основан на применении оптической обратной связи. В данном эксперименте такая нелинейная схема интерферометра была реализована с помощью электриче?/p>