진폭 및 위상 레이저 광선의 위상 전용 공간 가벼운 변조기를 사용 하 여 형성

요약

우리는 단일 위상 요소를 사용 하 여 레이저 광선의 복잡 한 필드를 인코딩하는 방법을 보여 줍니다. 공통 경로 간섭계는 위상 전용 공간 가벼운 변조기 마침내 광학 이미징 시스템의 출력에서 원하는 복잡 한 필드 패턴을 검색 하로 표시 되는 단계 정보를 혼합 채택 된다.

초록

이 글의 목표는 시각적으로 일관 된 레이저 방사와 관련 된 복잡 한 필드를 인코딩 하는 간섭 방법의 활용을 보여 줍니다. 메서드는 이전 그들의 단계의 공간 다중화는 위상 전용 공간 광 변조기 (SLM)로 인코딩 두 개의 균일 한 파도의 일관 된 합계를 기반으로 합니다. 여기, 간섭 과정 특정 이미징 시스템의 푸리에 비행기에 빛 주파수의 공간 필터링에 의해 수행 됩니다. 이 방법의 올바른 구현에는 임의 위상 및 진폭 정보는 광학 시스템의 출력에서 검색할 수 있습니다.

그것 보다는 꺼짐-축-축, 인코딩 기법, 직접 처리 알고리즘 (반복 루프 하지), 그리고 일관 된 잡음 (얼룩)에서 무료. 복잡 한 필드 주파수 필터링 프로세스로 인해 해상도의 일부 손실 제외 광학 시스템의 출력에서 정확 하 게 검색할 수 있습니다. 방법의 주요 한계는 SLM의 새로 고침 속도 보다 더 높은 주파수에 작동 하는 무 능력에서 올 수도 있습니다. 응용 프로그램에 포함 되지만, 선형 및 비선형 현미경, 빔 형성, 또는 레이저 마이크로 가공 소재 표면에 국한 되지 않습니다.

서론

거의 모든 레이저 응용 프로그램 빛의 광 파면의 관리와 가까운 관계에 있다. Paraxial 근사에서 레이저 방사와 관련 된 복잡 한 필드는 2 개의 기간, 진폭 및 단계에 의해 설명할 수 있습니다. 이 두 학기 동안 제어 하는 데는 측 두 엽과에 레이저 광선의 공간 구조를 수정 하는 데 필요한 것입니다. 일반적으로, 진폭 및 위상 레이저 광선의 변경할 수 있습니다 제대로 광학 부품의 사용을 포함 하 여 여러 가지 방법에 의해 그 범위 단일 대량 렌즈, 빔 스플리터와 거울에서 deformable 거울 또는 공간 빛 같은 가장 복잡 한 장치 변조기입니다. 여기, 우리가 인코딩 및 듀얼 위상 홀로그램 이론¹에 근거 하는 일관 된 레이저 광선의 복잡 한 분야 그리고 공통 경로 간섭계의 사용률을 재구성 하는 방법을 보여줍니다.

요즘, 다양 한 레이저 광선^2,3,,45의 복잡 한 필드를 인코딩하는 방법 존재 합니다. 이러한 맥락에서 위상 및 진폭 변조를 생산 하 몇 가지 잘 설립 방....

프로토콜

1. 단일 위상 요소에 복잡 한 필드 인코딩

1. SLM의 기술 사양에서 그것의 공간적 해상도 (예를 들어 1920 픽셀 x 1800 픽셀)을 찾아.
2. 정의 하 고 원하는 진폭 A(x,y) 및 위상 φ(x,y) 패턴으로 디지털 이미지를 생성.
   1. 설정 상술의 공간 해상도 디지털 이미지의 SLM 디스플레이.
   2. 상기 디지털 이미지 회색 레벨 형식으로 설정 합니다.
   3. 진폭 및 위상 이미지의 최소 및 최대 값 0 ~ 255, 그리고 π/2,-π/2에서 각각 설정.
   4. _최대 설정에서 식 2 및 3, 2 = 및 위상 패턴 ϑ(x,y)와 θ(x,y) 그들 로부터 컴퓨터 생성.
3. 컴퓨터는 바둑판 패턴 M₁(x,y)과 M₂(x,y)를 생성 합니다.
   1. SLM 디스플레이의 동등이 바둑판 패턴의 공간 해상도 설정....

결과

고용된 단계 전용 SLM의 공간 해상도 8 µ m의 픽셀 피치 1920 픽셀 x 1080 픽셀입니다. 선택 된 진폭 A(x,y) 및 위상 φ(x,y) 복잡 한 필드의 두 가지 회색 레벨 이미지 잘 알려진 Lenna 그림 (진폭 패턴)와 젊은 여자에 의해 정의 됩니다. 그녀의 혀 (위상 패턴), 밖으로 튀어나와 각각. 일반적으로, 필요한 패턴의 세대와는 SLM의 제어, Matlab 코드 활용 됩니다. 이러한 이미지의 공간 해상도 1920 픽셀 x 1080 픽셀 수로 설정 됩니다. 다음, 식 2 및 3 사용 되는 위상 패턴 ϑ(x,y)와 θ(x,y)를 결정 하 는_최대2를 =. 참고, 주어진 A_최대 숫자 값 gua.......

토론

이 프로토콜에는 위상 전용 SLM 또는 컴퓨터에서 생성 된 패턴의 픽셀 셀에 포함 된 픽셀 수의 픽셀 폭으로 실용적인 매개 변수 인코딩 메서드를 성공적으로 구현 하는 핵심 포인트는. 단계 1.2, 1.3, 1.4 프로토콜, 짧은 픽셀 너비, 더 나은 공간적 해상도의 검색 된 진폭 및 위상 패턴의. 또한, 갑작스러운 픽셀 위상 변조는 SLM에 법전 편찬 예기치 않은 위상 응답 (픽셀 누화) 발생 한 수 있습니다로 바둑판 패턴 (1.3 단계에서 설명한) 대로 건설 해야 연결할 수의 증가 픽셀 셀 내의 픽셀의 수입니다. 그렇게 주된 이유 검색 된 진폭 및 위상 패턴 픽셀 크로스 토크의 영향을 완화 하는 것입니다. 그러나, 세포 내에 픽셀 픽셀의 수를 증가 하는 때 기록 된 복잡 한 필드 패턴 (x,y)를 _검색하 고 _검색하는 φ(x,y)의 공간 해상도 감소. 따라서, 낮은 픽셀 폭으로 높은 공간 해상도.......

재료

이 논문에 사용된 재료 목록

이름	회사	카탈로그 번호	댓글
무채색 Doublet	THORLABS	AC254-100-B-ML	렌즈 직경 25.4 mm, 초점 거리 100 mm
무채색 갈릴레이 빔 익스팬더	THORLABS	GBE05-A	AR 코팅: 400 - 650 nm
Basler 카메라	BASLER	avA1600-50gm GigE 카메라	센서 크기 8.8 mm x 6.6 mm, pizel 크기 5.5 미크론
장착 제로 조리개 Iris	THORLABS	ID12Z/M	Max 조리개 12mm
펠리클 빔 스플리터	THORLABS	CM1-BP145B2	45:55 (R:T), 코팅: 700 - 900nm
PLUTO 공간 광 변조기	HOLOEYE Photonics AG	NIR-II	위상 전용 공간 광 변조기(700 -1000nm에 최적화)
두 개의 박막 레이저 편광	EKSMA OPTICS	420-0526M	재료 BK7, 직경 50mm, 파장 780-820nm

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