העברת אותות מרובים דרך סיב אופטי באמצעות Wavefront לעיצוב

המטרה הכוללת של הליך זה היא להעביר מספר אותות אור בודדים המופרדים מרחבית דרך סיב רב-מצבי יחיד, תוך פיצוי על עיוות האור על ידי המרת מצב בתוך הסיב. טכניקה חדשנית זו יכולה לעזור לענות על שאלות מפתח בביו-רפואה והנדסת תקשורת באמצעות תאים ביולוגיים מרובים או ערוצי אותות נתונים שיש לצאת בנפרד. היתרון העיקרי של טכניקה זו המאפשרת אפנון אור זמני מרחבי הוא שיש צורך רק באפנן אור מרחבי יחיד כדי לכייל ולהעביר מספר אותות עצמאיים.

ההשלכות של טכניקה זו משתרעות על מחקרים לא פולשניים וטיפולים פרוספקטיביים או הפרעות נוירולוגיות כמו מחלת פרקינסון. בעוד שניטור ובקרה של נוירונים הוא שילוב לשימוש באותות אור זמניים מרחביים. בדרך כלל אנשים חדשים בשיטה זו יתקשו בגלל המאמץ הגבוה ליישור המעבר האופטי, שהוא בלתי נמנע לשידור באיכות גבוהה.

הניסוי מתקיים על ספסל אופטי. האלמנטים האופטיים כבר סודרו. אלמנטים מסוימים משמשים רק לכיול.

מאפנן אור מרחבי זה הוא בין האלמנטים המשמשים להעברת אותות נתונים בצד הפרוקסימלי של ההגדרה. מצלמת CCD זו היא מקלט אותות הנתונים בצד הדיסטלי. אות הנתונים עובר דרך סיב אופטי רב-מצבי זה המחבר בין שני הצדדים.

סכימה זו מספקת סקירה כללית של המנגנון ומזהה את האלמנטים הפרוקסימליים והדיסטליים. לייזר מספק קרן אור קוהרנטית מקולמת המפוצלת על ידי מפצל קרן מקטב. השתמש בלוחות חצי הגל כדי לשמור על שתי הקורות בעוצמה שווה בערך.

קרן האובייקט עוברת לצד הדיסטלי. לעת עתה התמקדו באלומת הייחוס שהולכת לצד הפרוקסימלי. פצל את אלומת הייחוס לשניים כאשר כל אלומה מתקבלת עוברת דרך מאפנן אופטי.

לאחר מכן בקש משתי הקורות ללכת באותו נתיב עם ההפרדה המרחבית. במהלך הכיול הקורות יוצבו על ידי אור מהצד הדיסטלי המועבר דרך הסיב הרב-מצבי, אובייקט מיקרוסקופ ומקטב ליניארי, ובסופו של דבר יפריעו. מפצל אלומה סופי מכוון את שתי הקרניים בניצב אל מאפנן האור המיוחד.

בהכנת הניסוי, הקפד לכוון את מפצל האלומה המקטבת כך שהקיטוב של קרן הייחוס יתיישר עם מודולטור האור המרחבי הרגיש לקיטוב. למטרות כיול, שתי הקרניים עוברות גם דרך עדשות הממוקדות במצלמת CMOS. שימו לב ששום דבר לא מוצג באפנן האור המיוחד לעת עתה.

לכן המאפנן פועל כמו מראה במהלך הכיול. עבדו עם שתי העדשות על הספסל. התאם את מיקומם ואת המרחק ביניהם.

המטרה היא לקבל תמונה חדה של מישור אפנן האור המיוחד במצלמת ה-CMOS. כעת התמקד בצד הדיסטלי של ההתקנה לכיול. אלומת האובייקט הופכת על ידי מפצלי אלומה ומראות לשתי אלומות מופרדות מרחבית.

מפצל אלומה נוסף מכוון את הקרניים לאובייקט מיקרוסקופ ומשם לעדשה הממוקדת במצלמת CCD. בספסל מקד את מטרת המיקרוסקופ בקצה הדיסטלי של הסיב הרב-מצבי. בדוק את המיקוד באמצעות העדשה ומצלמת ה-CCD כדי לצפות בהשתקפות האחורית של האור מהסיב הרב-מצבי.

עבוד עם עדשת האובייקט גם בצד הפרוקסימלי. השתמש בו כדי לקלקל את האור היוצא מהסיב הרב-מצבי. כעת view דפוס ההפרעה במצלמת ה-CMOS ופעל לשינוי מרווח שולי ההפרעות.

זה נעשה על ידי התאמת המראות ומפצלי האלומה בקרני הייחוס והאובייקט. זה משנה את הזווית שבה האובייקט ואלומות הייחוס מצטלבות באפנן האור המרחבי, שאמור להיות בפחות ממעלה אחת. עצור כאשר המרווח בשולי ההפרעה הוא בערך בגודל של שני פיקסלים.

לבסוף עבדו עם המקטב הליניארי, התאימו את כיוונו כך שיתאים לקיטוב של האובייקט וקורות הייחוס. זה יפיק את הניגודיות המקסימלית בתמונת מצלמת ה-CMOS שתציג שוליים ברורים. רצף הכיול הראשון כולל מציאת יחס הפיקסלים בין אפנן האור המרחבי למצלמת ה-CMOS.

התחל עם קרן האובייקט מיד לאחר מפצל האלומה המקטבת. חסום את אלומת האובייקט בין לוחית חצי הגל למפצל הקרן הבא. לאחר מכן, עבוד עם אחת משתי אלומות הייחוס מיד לאחר שעברו דרך המודולטורים האופטיים.

חסום רק אחד מהם כך שמאפנן האור המרחבי מואר על ידי השני. צלם תמונה של מאפנן האור המרחבי עם מצלמת CMOS. השתמש בתוכנה גרפית כדי לזהות את הקואורדינטות של הפינה השמאלית העליונה של המודולטור, שתשמש כנקודת המוצא של מאפנן האור המרחבי.

בסיום, הסר את שני גושי האלומה כדי להשלים את מציאת יחס הפיקסלים בין מאפנן האור המרחבי למצלמת ה-CMOS. רצף הכיול הבא הוא עבור נתיבי האות. בשלב זה אלו הם נתיבי האלומה.

הצעד הראשון הוא לחסום את אלומת האובייקט השנייה מיד לאחר שני מפצלי אלומה בדרכה. ולחסום אלומת ייחוס שתיים אחרי מאפנן האור. לאחר מכן, השתמש במצלמת CMOS כדי ללכוד תמונה של ההולוגרמה.

מכאן, חשב את השלב ההפוך באזור הראשון של הקורה. המשך על ידי הסרת הבלוקים מהקורות. לאחר מכן, חסום את קרן האובייקט אחת ואת קרן הייחוס אחת.

חשב את הפאזה ההפוכה באזור שתיים של האלומה מההולוגרמה שנלכדה על ידי המצלמה. הקפד להסיר את כל גושי הקורה לפני שתמשיך. ההגדרה לניסויי השידור פשוטה יותר.

העברת אותות אינה דורשת את מצלמת ה-CMOS וקרן האובייקט חסומה. כעת שתי אלומות הייחוס משתקפות משני אזורים של מאפנן האור המרחבי. משם, הקורות המשתקפות עוברות דרך הסיב הרב-מצבי למצלמת ה-CCD.

במחשב, הכן את התמונה עבור מאפנן האור המרחבי. עבור התמונה, סדר את תמונות הפאזה ההפוכה של האזור הראשון והשני במיקומים המתאימים. לאחר מכן, תפר את התמונות הללו יחד לתצוגה על מאפנן האור המרחבי באמצעות יציאת הגרפיקה הממוחשבת שלו.

על הספסל ערכו את ההכנות האחרונות לניסוי. אלומות הייחוס עוברות דרך מאפנני עוצמת האור. הפעל אותם בשתי אלומות הייחוס כדי להמשיך.

במחשב התבונן והקליט את אותות הפלט ממצלמת ה-CCD. אלו תוצאות אופייניות שנרשמו על ידי המצלמה בצד הדיסטלי לאחר שהאות חצה סיב באורך שני מטרים. התמונות תואמות רק לאות אחד שפועל.

רק אות שניים פועלים. ושני האותות דולקים. בנוסף לפסגות הרצויות בכל תמונה, יש כתמים עקב מגבלות של צימוד פאזה אופטית דיגיטלית.

ניתן להגדיל את יחס השיא לרקע באמצעות סיבים התומכים במספר גדול יותר של מצבים. יש דיבור צולב בין שני אותות הפלט המחזוריים. ספקטרום התדרים של האות הראשון מציג את השיא הצפוי בתדר f1 וקטן יותר בתדר f2.

באופן דומה, לספקטרום התדרים של האות השני יש את השיא הצפוי ב-f2 וקטן יותר ב-f1. בזמן ניסיון הליך זה, חשוב לחבר בזהירות את אפנן האור המרחבי ואת מצלמת ה-CMOS כדי שצימוד הפאזה האופטית הדיגיטלית יעבוד. על מנת לשפר הליך זה ניתן ליישם טכניקות כיול מבוססות מודל לביצוע השידור ללא גישה לקצה הדיסטלי של הסיב.

לאחר צפייה בסרטון זה, אתה אמור להבין היטב כיצד ליישם עיצוב גל בודד להעברת אותות עצמאיים דרך סיב רב-מצבי. לאחר פיתוחה, טכניקה חדשנית זו תסלול את הדרך לחוקרים באופטוגנטיקה לחקור מחלות ניווניות באורגניזמים מודלים כמו גם בתאי עצב או קרדיומיוציטים פלוריפוטנטיים המושרים על ידי בני אדם.