انتقال إشارات متعددة من خلال الألياف البصرية عن طريق واجهة الموجة تشكيل

الهدف العام من هذا الإجراء هو نقل إشارات ضوئية فردية متعددة المنفصلة مكانيا من خلال ألياف واحدة متعددة الأوضاع ، مع التعويض عن تشويه الضوء عن طريق تحويل الوضع داخل الألياف. يمكن أن تساعد هذه التقنية الجديدة في الإجابة على الأسئلة الرئيسية في الطب الحيوي وهندسة الاتصالات عبر خلايا بيولوجية متعددة أو يجب إخراج قنوات إشارة البيانات بشكل فردي. الميزة الرئيسية لهذه التقنية ، التي تمكن من تعديل الضوء الزمني المكاني هي أن هناك حاجة إلى معدل ضوء مكاني واحد فقط لمعايرة وإرسال إشارات مستقلة متعددة.

تمتد الآثار المترتبة على هذه التقنية نحو الدراسات غير الغازية والعلاجات المستقبلية أو الاختلالات العصبية مثل مرض باركنسون. بينما تعد مراقبة الخلايا العصبية والتحكم فيها مزيجا من استخدام إشارات الضوء الزمانية المكانية. بشكل عام ، سيكافح الأفراد الجدد في هذه الطريقة بسبب الجهد الكبير لمحاذاة التمرير البصري ، وهو أمر لا مفر منه للإرسال عالي الجودة.

تتم التجربة على مقعد بصري. تم بالفعل ترتيب العناصر البصرية. تستخدم بعض العناصر فقط للمعايرة.

معدل الضوء المكاني هذا من بين العناصر المستخدمة لنقل إشارات البيانات على الجانب القريب من الإعداد. كاميرا CCD هذه هي مستقبل إشارة البيانات على الجانب البعيد. تنتقل إشارة البيانات عبر هذه الألياف الضوئية متعددة الأوضاع التي تربط الجانبين.

يقدم هذا التخطيطي نظرة عامة على الجهاز ويحدد العناصر القريبة والبعيدة. يوفر الليزر شعاعا ضوئيا متماسكا موازيا يتم تقسيمه بواسطة مقسم شعاع مستقطب. استخدم لوحات نصف الموجة للحفاظ على الحزمتين متساويتين تقريبا في قوة.

يذهب شعاع الكائن إلى الجانب البعيد. في الوقت الحالي ، ركز على الحزمة المرجعية التي تذهب إلى الجانب القريب. قم بتقسيم الحزمة المرجعية إلى قسمين مع كل شعاع ناتج يمر عبر معدل بصري.

ثم اجعل الحزمتين يتبعان نفس المسار مع الفصل المكاني. أثناء المعايرة ، سيتم تركيب الحزم بالضوء من الجانب البعيد الذي يمر عبر الألياف متعددة الأوضاع ، وهدف المجهر ، والمستقطب الخطي ، ويتداخل في النهاية. يوجه مقسم الشعاع النهائي الحزمتين بشكل عمودي على معدل الضوء الخاص.

عند التحضير للتجربة ، تأكد من توجيه مقسم الحزمة المستقطبة بحيث يتماشى استقطاب الحزمة المرجعية مع معدل الضوء المكاني الحساس للاستقطاب. لأغراض المعايرة ، يمر الشعاعان أيضا عبر عدسات مركزة على كاميرا CMOS. يرجى ملاحظة أنه لا يتم عرض أي شيء على معدل الضوء الخاص في الوقت الحالي.

لذلك يعمل المغير مثل المرآة أثناء المعايرة. اعمل مع العدستين على المقعد. اضبط موضعهم والمسافة بينهما.

الهدف هو الحصول على صورة حادة لمستوى معدل الضوء الخاص في كاميرا CMOS. ركز الآن على الجانب البعيد من الإعداد للمعايرة. يتم تحويل شعاع الكائن بواسطة مقسمات الشعاع والمرايا إلى حزمتين منفصلتين مكانيا.

مقسم شعاع آخر بتوجيه الحزم إلى هدف مجهر ومن هناك إلى عدسة تركز على كاميرا CCD. في المقعد ، ركز هدف المجهر على الطرف البعيد للألياف متعددة الأوضاع. تحقق من التركيز البؤري باستخدام العدسة وكاميرا CCD لمراقبة الانعكاس الخلفي للضوء من الألياف متعددة الأوضاع.

اعمل مع العدسة الموضوعية على الجانب القريب أيضا. استخدمه لموازاة الضوء الخارج من الألياف متعددة الأوضاع. اعرض الآن نمط التداخل في كاميرا CMOS واعمل على تغيير تباعد هامش التداخل.

يتم ذلك عن طريق ضبط المرايا ومقسمات الشعاع في الحزم المرجعية والكائن. هذا يغير الزاوية التي يتقاطع عندها الجسم والحزم المرجعية عند معدل الضوء المكاني ، والذي يجب أن يكون أقل من درجة واحدة. توقف عندما يكون تباعد هامش التداخل بحجم بكسلين تقريبا.

أخيرا ، اعمل مع المستقطب الخطي ، واضبط اتجاهه ليتناسب مع استقطاب الكائن والحزم المرجعية. سينتج عن ذلك أقصى قدر من التباين في صورة كاميرا CMOS والتي ستظهر هوامش مميزة. يتضمن تسلسل المعايرة الأول إيجاد علاقة البكسل بين معدل الضوء المكاني وكاميرا CMOS.

ابدأ بشعاع الكائن بعد فاصل شعاع الاستقطاب مباشرة. قم بحظر شعاع الكائن بين لوحة نصف الموجة وفاصل الشعاع التالي. بعد ذلك ، اعمل مع أحد الحزمتين المرجعيتين فور مرورهما عبر المغيرين البصريين.

قم بحظر أحدهما فقط بحيث يضيء معدل الضوء المكاني بواسطة الآخر. التقط صورة لمغير الضوء المكاني باستخدام كاميرا CMOS. استخدم برنامجا رسوميا لتحديد إحداثيات الزاوية اليسرى العليا من المغير ، والتي ستكون بمثابة نقطة المنشأ لمغير الضوء المكاني.

عند الانتهاء ، قم بإزالة كلتا كتلتي الشعاع لإكمال العثور على علاقة البكسل بين معدل الضوء المكاني وكاميرا CMOS. تتابع المعايرة التالي مخصص لمسيرات الإشارة. في هذه المرحلة ، هذه هي مسارات الحزمة.

تتمثل الخطوة الأولى في حظر شعاع الكائن الثاني بعد مقسمين للشعاع في مساره. ولمنع الشعاع المرجعي الثاني بعد معدل الضوء. بعد ذلك ، استخدم كاميرا CMOS لالتقاط صورة للصورة الثلاثية الأبعاد.

من هذا ، احسب المرحلة المقلوبة في المنطقة الأولى من الحزمة. استمر بإزالة الكتل من الحزم. بعد ذلك ، قم بحظر شعاع الكائن الأول والحزمة المرجعية الأولى.

احسب المرحلة المقلوبة في المنطقة الثانية من الحزمة من الهولوغرام الذي التقطته الكاميرا. تأكد من إزالة جميع كتل الشعاع قبل المتابعة. الإعداد لتجارب النقل أبسط.

لا يتطلب نقل الإشارة كاميرا CMOS ويتم حظر شعاع الكائن. الآن تنعكس الحزمتان المرجعيتان من منطقتين من معدل الضوء المكاني. من هناك ، تمر الحزم المنعكسة عبر الألياف متعددة الأوضاع إلى كاميرا CCD.

في الكمبيوتر ، قم بإعداد الصورة لمغير الضوء المكاني. بالنسبة للصورة ، رتب المنطقة صورة الطور المقلوب الأولى واثنتين في مواضعها المقابلة. بعد ذلك ، قم بتجميع هذه الصور معا لعرضها على معدل الضوء المكاني باستخدام منفذ رسومات الكمبيوتر الخاص به.

على مقاعد البدلاء ، قم بالاستعدادات النهائية للتجربة. تمر الحزم المرجعية عبر معدلات شدة الضوء. قم بتنشيطها على كلا الحزمتين المرجعيتين للمتابعة.

في الكمبيوتر ، راقب وسجل إشارات الإخراج من كاميرا CCD. هذه هي النتائج النموذجية التي سجلتها الكاميرا على الجانب البعيد بعد أن تعبر الإشارة ألياف بطول مترين. تتوافق الصور مع إشارة واحدة فقط إلى تشغيلها.

فقط إشارة اثنين قيد التشغيل. وكلتا الإشارتين قيد التشغيل. بالإضافة إلى القمم المرغوبة في كل صورة ، هناك بقع بسبب قيود اقتران الطور البصري الرقمي.

يمكن زيادة نسبة الذروة إلى الخلفية باستخدام الألياف التي تدعم عددا أكبر من الأوضاع. هناك حديث متبادل بين إشارتي الإخراج الدوريتين. يظهر طيف تردد الإشارة الأولى الذروة المتوقعة عند التردد f1 والذروة الأصغر عند التردد f2.

وبالمثل ، فإن طيف تردد الإشارة الثانية له الذروة المتوقعة عند f2 وأخرى أصغر عند f1. أثناء محاولة هذا الإجراء ، من المهم ربط معدل الضوء المكاني وكاميرا CMOS بعناية حتى يعمل اقتران الطور البصري الرقمي. من أجل تعزيز هذا الإجراء ، يمكن تطبيق تقنيات المعايرة القائمة على النموذج لإجراء الإرسال دون الوصول إلى الطرف البعيد للألياف.

بعد مشاهدة هذا الفيديو ، يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية تطبيق تشكيل الموجة الفردية لنقل الإشارات المستقلة من خلال ألياف متعددة الأوضاع. بعد تطويرها ، ستمهد هذه التقنية الجديدة الطريق للباحثين في علم البصريات الوراثي لاستكشاف الأمراض التنكسية العصبية في الكائنات الحية النموذجية وكذلك في الخلايا العصبية المشتقة من الخلايا الجذعية متعددة القدرات أو خلايا عضلة القلب التي يسببها الإنسان.