Name: 진폭 및 위상 레이저 광선의 위상 전용 공간 가벼운 변조기를 사용 하 여 형성 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-01-28T15:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 39 s
Description: 배우세요 위상 전용 공간 광 변조기를 사용하여 레이저 빔의 진폭과 위상을 동시에 변조하는 방법을. 공통 경로 간섭계를 활용한 이 기술은 복잡한 광장 패턴을 단일 광학 소자로 효율적으로 구현합니다.

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이 연구는 Generalitat 발렌시아 (PROMETEO 2016-079), Universitat Jaume에 의해 지원 되었다 내가 (우) (UJIB2016-19); 그리고 정부의 드 Economía y Competitividad (MINECO) (FIS2016-75618-R). 저자는 매우 감사 Universitat Jaume SCIC 펨 레이저의 사용에 대 한 나.

1. 단일 위상 요소에 복잡 한 필드 인코딩
<ol><li>SLM의 기술 사양에서 그것의 공간적 해상도 (예를 들어 1920 픽셀 x 1800 픽셀)을 찾아.</li>
	<li>정의 하 고 원하는 진폭 A(x,y) 및 위상 φ(x,y) 패턴으로 디지털 이미지를 생성.<ol>
<li>설정 상술의 공간 해상도 디지털 이미지의 SLM 디스플레이.</li>
		<li>상기 디지털 이미지 회색 레벨 형식으로 설정 합니다.</li>
		<li>진폭 및 위상 이미지의 최소 및 최대 값 0 ~ 255, 그리고 π/2,-π/2에서 각각 설정.</li>
		<li>최대 설정에서 식 2 및 3, 2 = 및 위상 패턴 ϑ(x,y)와 θ(x,y) 그들 로부터 컴퓨터 생성.</li>
	</ol>
</li>
	<li>컴퓨터는 바둑판 패턴 M1(x,y)과 M2(x,y)를 생성 합니다.<ol>
<li>SLM 디스플레이의 동등이 바둑판 패턴의 공간 해상도 설정 합니다.</li>
		<li>픽셀 크로스 토크의 효과 줄이기 위해, 바둑판 패턴 M1(x,y)과 M2(x,y) 다른 픽셀 셀 데 건설의 다른 쌍을 생성 한 픽셀의 수를 증가 (예를 들면: 2 x 2, 3 x 3, 및 4 x 4 픽셀 셀, 등). 주의: 픽셀 셀 증가, 바둑판 패턴의 픽셀의 총 수 유지 되어야 한다 변경 하 고는 SLM의 공간 해상도 같아집니다. 그 모든 바둑판 패턴의 픽셀의 최종 번호 동일 그들의 픽셀 셀 수정 후 확인 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>컴퓨터 식 5에서에서 단일 위상 요소 α(x,y)를 생성 합니다. 주:이 프로토콜의 1 단계에 관련 된 작업에 대 한 "MATLAB_code_1.m" 라는 보충 자료를 참조 하십시오.</li>
</ol>2입니다. 복잡 한 필드의 재건
<ol><li>광원 조명을, 선형 편광, 그리고 공간적으로 일관 된 레이저 광선을 사용 합니다.</li>
	<li>이상으로 위상 전용 SLM을 사용 하 여 2 π 단계 범위.</li>
	<li>필요한 경우 적절 한 빔 익 스팬 더를 사용 하 여 SLM 디스플레이의 크기에 광속의 크기를 조정.</li>
	<li>필요한 경우 수평 방향으로 레이저 빔 편광을 설정 하는 광학 편광판을 사용 합니다. 이것은 일반적으로 위상 전용 SLMs, 일반적으로 수평 방향으로 진동 하는 전자기장의 공간적 위상 변조 하도록 설계 되었습니다, 수직 구성 그대로 유지의 적절 한 작동을 위해 중요 한.</li>
	<li>SLM에 위상 패턴을 보내기 위해 연결 하 고 제어 컴퓨터와 SLM SLM의 제조 업체에 의해 주어진 표준 통신 프로토콜을 따릅니다. 참고:이 목적을 위해 일반적인 프로토콜은 SLM의 전자 제어 장치는 마지막으로 전압 레벨 변환 회색 수준, (때문에 각도와 수학 연산) 라디안에서 값을 변환 하기 위해 보정 곡선의 사용을 포함 합니다. 또한,는 SLM 자체 화면 외부 장치로 컴퓨터에 연결 되어, 컴퓨터 스크린의 확장은 일반적으로 해당 회색 레벨 이미지 추가 화면을 보낼 적절 한 프로그램으로 필요한. 이러한 코드의 예로 또한 보충 자료로 포함 된다 (, 보십시오 MATLAB_code_2.m).</li>
	<li>이미지 광학 시스템을 구현 하 고이 시스템의 입력된 비행기에는 SLM의 표시를 넣어.<ol>
<li>초점 거리 f 의 굴절 렌즈를 사용 하 여 (4f 광학 시스템은 또한이 작업에 대 한 유효) 2f x 2f 광학 이미지 시스템 구축. 복잡 한 필드, 빔 폭, 빛의 파장 및 사용 가능한 실제 공간의 예상된 출력 크기에 따라 적합 한 기술 사양 (예: 코팅, 크기, 초점, 등)와 렌즈/렌즈를 사용 합니다.</li>
		<li>이미징 시스템의 출력 비행기의 위치를 찾을 수는 SLM에 위상 패턴 α(x,y)을 보내고 최고의 공간 해상도 (카메라의 위치)에 따라 기록 된 이미지에 대 한 시각적으로 보고 하십시오. 주의: 낮은 크기 픽셀 셀 (예를 들어, 1 x 1 픽셀) 및 픽셀 폭이 몇 미크론 (예를 들어, 8 µ m)의 SLM 디스플레이, 빔 전파만 생성할 수 있습니다 복원 이미지 인코딩된 유니폼 파도 사이의 간섭 없이 원형 조리개를 포함 하 여 이미징 시스템에. 저 크기 픽셀 셀을 사용 하 여 출력 비행기의 위치를 찾습니다.</li>
		<li>광학 시스템의 푸리에 평면에서 가변 직경의 원형 조리개를 놓고 레이저 빔 초점의 그것의 센터를 정렬 합니다.</li>
		<li>푸리에 비행기에서 원형 조리개의 크기를 조정 하려면 단계 패턴 α(x,y)를 보내 하 고 시각적으로 최고의 공간 해상도 (원형 조리개의 지름)에 따라 기록 된 이미지에 대 한 보고. 주의: 긴 크기 픽셀 셀 (예를 들어, 4 x 4 픽셀), 경우 인코딩된 동일한 파 사이 방해는 기본적으로 실시 공간 필터. 원형 조리개의 크기를 조정 하려면 긴 크기 픽셀 셀을 사용 합니다. 이 프로토콜에서 용어 낮은 크기와 긴 크기 픽셀 셀에 포함 된 픽셀의 수 이라고 합니다. 그러나, 상기 간섭 또한 픽셀 너비에 따라 다릅니다. 픽셀 너비 동등 또는 미만 8 µ m SLMs를 사용 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>회색 수준 이미지에 해당 하는 위상 요소 α(x,y)는 SLM을 보냅니다.<ol>
<li>혼선 효과 최소화 하기 위해 기록 된 이미지에서 더 높은 공간적 해상도 달성 수 있는 최고의 픽셀 셀 크기를 찾고 있습니다.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. 복원 된 복잡 한 필드 측정
<ol><li>분극 기반 위상 변화 기법8을 구현 합니다.<ol>
<li>놓고는 SLM의 바로 전에 있는 첫번째 광학 편광의 회전 각도 맞춥니다 ( 그림 2참조). 첫 번째 편광판의 회전 각도 설정 하려면 CCD 카메라 (이미징 시스템의 출력 평면에 배치), 편광판의 회전에 따라 최대 및 최소한의 빛 투과율을 찾고 시각적으로 있습니다. 편광판의 두 해당 각도 적어 둡니다. 두 이전 기록 각도 사이에 편광판의 최종 각도 수정 합니다.</li>
		<li>장소 및 이미징 시스템의 푸리에 비행기 후 두 번째 광학 편광의 회전 각도 맞춥니다 ( 그림 2참조). 두 번째 편광판의 회전 각도 설정 하려면 시각적으로 찾습니다 (이미징 시스템의 출력 평면에 배치) CCD 카메라의 날카로운와 가장 흐린 이미지는 SLM에 위상 패턴 α(x,y)를 보낸 후. 편광판의 두 해당 각도 적어 둡니다. 그 이전 기록 각도 사이 두 번째 편광판의 최종 각도 수정 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>레코드는 interferograms입니다.<ol>
<li>이미징 시스템의 출력 평면에 CCD 카메라를 계속.</li>
		<li>첫 번째 interferogram 기록, 위상 요소 α(x,y)에 0 라디안의 매트릭스를 추가 하 고는 SLM 보내기. 레코드 해당 이미지 나1(x,y)는 CCD와 함께.</li>
		<li>두 번째 interferogram 기록, 위상 요소 α(x,y)를 π/2 라디안의 매트릭스를 추가 하 고는 SLM 보내기. 레코드 해당 이미지 난2(x,y) CCD 카메라와 함께.</li>
		<li>제 3 interferogram를 기록, 위상 요소 α(x,y)를 π 라디안의 매트릭스를 추가 하 고는 SLM 보내기. 레코드 해당 이미지 내가3(x,y) CCD 카메라와 함께.</li>
		<li>제 4 그리고 마지막 interferogram를 기록, 위상 요소 α(x,y)를 3 π/2 라디안의 매트릭스를 추가 하 고는 SLM 보내기. 레코드 해당 이미지 나4(x,y) CCD 카메라와 함께.</li>
	</ol>
</li>
	<li>복잡 한 필드를 재구성 합니다. 주: 프로토콜의이 시점에서 관련된 작업에 대 한 "MATLAB_code_3.m" 라는 보충 자료를 참조 하십시오.<ol>
<li>식을 사용 하 여 복잡 한 필드 (x,y) 검색의 검색 <img alt="Equation 8" src="/files/ftp_upload/59158/59158eq8.jpg">(8)</li>
		<li>복잡 한 필드 (x,y) φ검색의 단계는 식을 사용 하 여 검색 <img alt="Equation 9" src="/files/ftp_upload/59158/59158eq9.jpg">(9)</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol><li>Hsueh, C. K., Sawchuk, A. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Computer-generated+double-phase+holograms%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Optics%22%5BJournal%5D)">Computer-generated double-phase holograms.</a> Applied Optics. 17 (24), 3874-3883 (1978).</li>
<li>Arrizón, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Complex+modulation+with+a+twisted-nematic+liquid-crystal+spatial+light+modulator%3A+double-pixel+approach%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Letters%22%5BJournal%5D)">Complex modulation with a twisted-nematic liquid-crystal spatial light modulator: double-pixel approach.</a> Optics Letters. 28 (15), 1359-1361 (2003).</li>
<li>Arrizón, V., Ruiz, U., Carrada, R., González, L. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pixelated+phase+computer+holograms+for+the+accurate+encoding+of+scalar+complex+fields%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+Optical+Society+of+America+A%22%5BJournal%5D)">Pixelated phase computer holograms for the accurate encoding of scalar complex fields.</a> Journal of the Optical Society of America A. 24 (11), (2007).</li>
<li>Shibukawa, A., Okamoto, A., Takabayashi, M., Tomita, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spatial+cross+modulation+method+using+a+random+diffuser+and+phase-only+spatial+light+modulator+for+constructing+arbitrary+complex+fields%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Express%22%5BJournal%5D)">Spatial cross modulation method using a random diffuser and phase-only spatial light modulator for constructing arbitrary complex fields.</a> Optics Express. 22 (4), 3968-3982 (2014).</li>
<li>Martínez-Fuentes, J. L., Moreno, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Random+technique+to+encode+complex+valued+holograms+with+on+axis+reconstruction+onto+phase-only+displays%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Express%22%5BJournal%5D)">Random technique to encode complex valued holograms with on axis reconstruction onto phase-only displays.</a> Optics Express. 26 (5), 5875-5893 (2018).</li>
<li>Clark, T. W., Offer, R. F., Franke-Arnold, S., Arnold, A. S., Radwell, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparison+of+beam+generation+techniques+using+a+phase+only+spatial+light+modulator%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Express%22%5BJournal%5D)">Comparison of beam generation techniques using a phase only spatial light modulator.</a> Optics Express. 24 (6), 6249-6264 (2016).</li>
<li>Mendoza-Yero, O., Mínguez-Vega, G., Lancis, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Encoding+complex+fields+by+using+a+phase-only+optical+element%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Letters%22%5BJournal%5D)">Encoding complex fields by using a phase-only optical element.</a> Optics Letters. 39 (7), 1740-1743 (2014).</li>
<li>Yamaguchi, I., Zhang, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Phase-shifting+digital+holography%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Letters%22%5BJournal%5D)">Phase-shifting digital holography.</a> Optics Letters. 22 (16), 1268-1270 (1997).</li>
<li>Shao, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Addressable+multiregional+and+multifocal+multiphoton+microscopy+based+on+a+spatial+light+modulator%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biomedical+Optics%22%5BJournal%5D)">Addressable multiregional and multifocal multiphoton microscopy based on a spatial light modulator.</a> Journal of Biomedical Optics. 17 (3), 030505(2012).</li>
<li>Mendoza-Yero, O., Carbonell-Leal, M., Mínguez-Vega, G., Lancis, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Generation+of+multifocal+irradiance+patterns+by+using+complex+Fresnel+holograms%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Letters%22%5BJournal%5D)">Generation of multifocal irradiance patterns by using complex Fresnel holograms.</a> Optics Letters. 43 (5), 1167-1170 (2018).</li>
<li>Kuang, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Diffractive+Multi-beam+Ultra-fast+Laser+Micro-processing+Using+a+Spatial+Light+Modulator+%28Invited+Paper%29%5BTitle%5D)+AND+%22Chinese+Journal+of+Lasers%22%5BJournal%5D)">Diffractive Multi-beam Ultra-fast Laser Micro-processing Using a Spatial Light Modulator (Invited Paper).</a> Chinese Journal of Lasers. 36 (12), 3093-3115 (2009).</li>
<li>Kuang, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High+throughput+diffractive+multi-beam+femtosecond+laser+processing+using+a+spatial+light+modulator%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Surface+Science%22%5BJournal%5D)">High throughput diffractive multi-beam femtosecond laser processing using a spatial light modulator.</a> Applied Surface Science. 255, 2284-2289 (2008).</li>
</ol>

저자는 공개 없다.

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...

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 광선2,3,,45의 복잡 한 필드를 인코딩하는 방법 존재 합니다. 이러한 맥락에서 위상 및 진폭 변조를 생산 하 몇 가지 잘 설립 방법이 디지털 홀로그램6의 사용에 의존. 이러한 모든 방법에 일반적인 포인트 SLM 디스플레이에서 빛의 반사에서 오는 zeroth 순서에서 원하는 출력 빔 분리 공간 오프셋 생성의 필요성입니다. 이 메서드는 기본적으로 꺼짐-축 (일반적으로 격자의 첫 번째 회절 순서에 대 한 적용), 위상 격자 인코딩하는 단계에 뿐만 아니라 소개 뿐만 아니라 필요한 진폭 변조를 채용. 특히, 진폭 변조는 공간적으로 명확 하 게 회절 효율을 저하 하는 격자 높이 낮추는 방법으로 수행 됩니다. 홀로그램 재건 과정 대부분의 진폭과 위상 원하는 복잡 한 필드의 대략적인, 하지만 하지 정확한 재건을 가져옵니다. 이론과 실험 사이 불일치 진폭 정보 뿐만 아니라 다른 실험 문제 SLM pixilation 효과 또는 첫 번째 회절 순서의 공간 필터링 하는 동안 일어나는 부정확 한 인코딩을 표시 하는 것 같다. 또한, 입력된 광속의 강도 프로필 출력에 제한이 발생할 수 있습니다.
대조적으로, 도입된 방법7모든 빛 관리 수행 됩니다 축에는 실험적인 관점에서 매우 편리 하다. 또한, 그것은 paraxial 근사에서 두 개의 균일 한 파의 합으로 레이저 빔과 관련 된 복잡 한 필드를 고려 합니다. 진폭 정보는 이러한 균일 한 파의 간섭에 의해 synthetized. 실제로, 이러한 간섭 이미징 시스템의 푸리에 비행기에 빛 주파수의 공간 필터링에 의해 수행 됩니다. 이전, 균일 한 파도와 관련 된 위상 패턴 공간 다중화 되며 단계 전용 SLM (이 이미징 시스템의 입구 평면에 배치)으로 인코딩된. 따라서, 전체 광학 설치 공통 경로 간섭계 (기계적 진동, 온도 변화, 또는 광학 부정합에 대 한 매우 강력한)으로 간주 될 수 있습니다. 참고로 상술 간섭 과정 또는 다른 광학 레이아웃을 사용 하 여 달성 될 수 있다: 일반적인 2-팔 간섭계 내에서 또는 시간 순차적으로 인코딩 하 여 제대로 배치 하는 위상 전용 SLMs의 부부와 함께 2 단계 SLM (광학 설치 참조 거울의 이전 도입)으로 패턴. 두 경우 모두, 공간 필터링의 필요성 및 따라서 맞춤 과정 뿐만 아니라 광학 시스템의 복잡성을 증가 비용 공간 해상도의 손실 없이 있다. 여기, 그것은 강조 되어야 한다 또한이 인코딩 메서드를 사용 하 여 원하는 복잡 한 필드의 전체 스펙트럼 수 있는 푸리에 평면에 정확 하 게 검색 을 필터링 모든 회절 주문 하지만 하나 영 후.
다른 한편으로, 방법의 효율성 여러 가지 요인에 따라 달라 집니다: SLM (예를 들어, 채우기 비율, 반사도, 또는 회절 효율)는 빛에 impinges 방식과 인코딩된 패턴의 크기의 제조업체의 사양에 SLM (작은 타격 각도와 빔 스플리터를 사용 하 여 정상적인 부각 반사). 이 시점에서, 적절 한 실험 조건 하에서 측정 된 총 빛 효율 30% 이상 수 있습니다. 그러나, 단지는 SLM의 사용으로 인해 총 광 효율 50% 미만 수 있는 note. 부족 또는 기관총 요소는 광학 설치 일관 된 잡음 (얼룩) 없이 진폭과 위상 패턴의 검색 수 있습니다. 다른 중요 한 측면을 지적 하는 직접 법전 편찬 알고리즘의 활용 보다는 반복적인 절차 및 임의적이 고 독립적인 진폭과 주파수에서 위상 변조를 수행 하는 기능 새로 고침는 SLM의 시간 (를 현재의 기술에 따라 헤르츠의 수백).
원칙적으로, 방법7 입력된 비행기 파도 함께 사용 될 것입니다 하지만 그것에 국한 되지 않습니다. 예를 들어, 가우스 빔은 SLM 타격 이다, 하는 경우는 SLM에 적합된 진폭 패턴을 인코딩하여 시스템의 출력에서 방사 모양을 수정 가능 하다. 그러나, 출력 빔 강도 어떤 횡단 위치에서 (x, y) 입력된 광속의 초과 수 없습니다, 부분적으로 파괴적인 간섭 과정에 의해 유래 강도 손실에 의해 수행 됩니다 진폭의 형성.
인코딩 방법7 밑줄 이론은 다음과 같습니다. U(x,y) (x,y)A =eiφ(x,y) 형태로 나타내는 어떤 복잡 한 필드도로 다시 작성할 수 있습니다.
<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/59158/59158eq1.jpg">(1)
어디
<img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/59158/59158eq2.jpg">(2)
<img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/59158/59158eq3.jpg">(3)
방정식 1-3에서에서 진폭과 위상의 2 차원 복잡 한 필드 U(x,y)A에 의해 주어진 다(x,y) 및 φ(x,y), 각각. 유의 기간 을최대 ( A(x,y)의 최대) 및 B = 는최대/2 횡단 좌표에 의존 하지 않는 (x,y). 이론, 우리가 설정에서 는최대2, B = =1. 따라서, 복잡 한 필드 U(x,y) 간단한 방법으로 얻을 수 있다, 균일 한 파도 수난ϑ(x,y) 및 의 일관 된 합계에서 수 iθ (x,y). 실제로,이는 단일 위상 요소 α(x,y), 이미징 시스템의 입력된 평면에 배치로 이루어진 공통 경로 간섭계와 함께 수행 됩니다. 단일 위상 요소 단계 용어 ϑ(x,y)의 공간 다중화 구성
그리고 θ (x,y) 2 차원 이진 격자 (바둑판 패턴)의 도움으로 M1(x,y)과 M2(x,y) 다음과 같이
<img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/59158/59158eq4.jpg">(4)
따라서,
<img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/59158/59158eq5.jpg">(5)
이러한 바이너리 패턴 충족 조건 (x,y) M1+ M2(x,y) = 1. Note, 균일 한 파의 간섭 우리가 위상 요소α(x,y)에 포함 된 정보를 혼합 하지 마십시오 경우 일어날 수 없다. 현재 메서드에서이 모든 회절 주문 하지만 하나 영 차단할 수 공간 필터를 사용 하 여 수행 됩니다. 이 방법에서는, 푸리에 비행기, 스펙트럼 H(u,v)에 필터링 프로세스 후F ={eiα(x,y)} 인코딩된 위상의 식으로 복잡 한 필드 F의 스펙트럼 {U(x,y)} 관련 함수
<img alt="Equation 6" src="/files/ftp_upload/59158/59158eq6.jpg">(6)
식 (6)에 (u,v) 나타내는 좌표 주파수 영역에서 P(u,v) 공간 필터에 대 한 보유 푸리에 변환 지정된 함수 Θ(x,y)의 형태로 표현 하는 반면 F {Θ(x,y)}. Eq. (6)에서 그것, 이미징 시스템, 검색 된 복잡 한 필드 URET(x,y), (일정 한 요소를 고려한)의 출력 평면에 따른다, 회선의는 확대 및 공간에 의해 주어진 다 필터 마스크의 푸리에 변환으로 복잡 한 필드 U(x,y)를 반전. 말하자면:
<img alt="Equation 7" src="/files/ftp_upload/59158/59158eq7.jpg">(7)
식 (7), 회선 작업 기호 표시 됩니다 <img alt="Equation 10" src="/files/ftp_upload/59052/59052eq10.jpg"> , 그리고 매기 이미징 시스템의 확대를 나타내는 용어. 따라서, 진폭과 위상 U(x,y)의 완전히 출력 비행기 때문에 회선 작업 공간 해상도의 일부 손실 제외에서 검색 됩니다.

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

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

Shaping the Amplitude and Phase of Laser Beams by Using a Phase-only Spatial Light Modulator

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.

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 는최대2를 =. 참고, 주어진 A최대 숫자 값 gua...

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.

The aim of this article is to visually demonstrate the utilization of an interferometric method for encoding complex fields associated with coherent laser ...

이 프로토콜은 단지 절충성 광학 요소를 사용하여 빔 형성 또는 공간 에코 HALO 레이저 빔을 수행하고 위상 전용 공간 눈 변조로 호출하는 데 유용할 수 있습니다. 이 프로토콜을 만든 기술은 간단하지만 높은 에코 밀도를 제공하며 공간적으로 수정하고 마이크로 를 작게 수정 할 수 있으며 둘 다 레이저 빔의 단계보다 동시에 더 좋습니다. 공간 광 변조기및 컴퓨터를 사용하여 복잡한 필드를 인코딩합니다.기술 사양에서 라이트 변조기 공간 해상도를 찾습니다. 다음으로 컴퓨터로 이동하여 진폭 및 위상 패턴을 정의합니다. 원하는 진폭 패턴을 회색 레벨 형식으로 디지털 이미지로 정의하며 값은 0에서 255까지입니다.원하는 위상 패턴의 경우 2개 이상의 음수 파이에서 2개 이상의 파이에 이르는 값으로 회색 레벨 형식으로 정의합니다. 위상과 진폭이 정의되면 컴퓨터는 방정식 2와 3을 사용하여 이러한 두 가지 상 패턴을 생성합니다. 최대값은 2개로 설정되어 있습니다.또한 공간 광 변조기 디스플레이와 동일한 공간 해상도로 2차원 이진 정지 작업을 정의합니다. 이들은 체크 무늬패턴으로 나타나며, 수직 또는 수평으로 한 정사각형으로 이동하여 중첩될 때 높이가 있는 균일한 패턴을 생성합니다. 픽셀 크로스토크의 효과를 줄이려면 픽셀 수가 증가하는 픽셀 셀이 있는 다른 픽셀 셀이 있는 이진 위상 정지에 대한 다른 체크어판 패턴 쌍을 생성합니다.총 픽셀 수는 공간 광 변조기의 공간 해상도와 동일해야 합니다. 단일 위상 요소를 구성하려면 각 이진 채점과 다른 위상 용어를 쌍으로 처리합니다. 그런 다음 각 쌍을 공간적으로 멀티플렉스하고 결과를 추가합니다.이는 픽셀 셀 크기 1이 있는 이전에 정의된 위상 및 채점의 위상 요소입니다. 픽셀 셀 크기를 변경하면 최종 단일 위상 요소의 공간 해상도에 영향을 미칩니다. 이 회로도는 실험에 대한 초기 설정에 대한 개요를 제공합니다.공간 광 변조기를 배치하여 프로그래밍 가능한 표면면이 CCD 카메라를 갖습니다. 정렬된 선형 편광, 공간적으로 일관된 레이저 빔이 빔을 공간 광 변조기로 리디렉션하는 빔 스플리터로 이동하게 됩니다. 공간 광 변조기의 빛은 빔 스플리터를 통과하여 44F 광학 이미지 시스템으로 전달합니다.이미징 시스템의 출력 평면에 CCD를 배치합니다. 이것은 벤치에 나타나는 설정입니다. 레이저 빔은 빔 익스팬더를 통과하여 크기를 조정합니다.두 개의 미러가 출력 빔을 빔 스플리터로 안내합니다. 공간 광 변조기 앞의 빔 스플리터입니다. 두 개의 렌즈가 공간 광 변조기에서 CCD 카메라에 빛을 집중시습니다.광학 시스템을 설정할 때 가장 낮은 픽셀 셀로 컴퓨터생성 위상 패턴을 라이트 변조기로 보냅니다. 광학 축을 따라 여러 위치에 CCD 카메라를 배치하여 위상 패턴을 이미지합니다. 최상의 해상도를 갖춘 위치로 출력 평면을 식별합니다.최상의 해상도와 관련된 위치에서 카메라를 보호합니다. 다음으로 레이저 빔을 중심으로 광학 경로에 첫 번째 렌즈의 초점 평면에 원형 홍채를 배치합니다. 다시 말하지만, CCD 카메라를 사용하여 홍채 조리개를 변화시키면서 공간 광 변조기에서 위상 패턴을 이미지화합니다.조리개 조리개를 가장 적합한 공간 해상도의 위치로 조정합니다. 다음으로, 크로스토크를 최소화하기 위해 유사한 단계를 수행한다. 공간 광 변조기의 위상 요소에서 픽셀 셀 크기를 다릅니다.각각에 대해 CCD 카메라에서 가장 높은 해상도의 이미지를 제공하는 조리개 크기를 선택합니다. 크로스토크를 최소화하려면 픽셀 셀 크기와 가장 높은 공간 해상도를 허용하는 홍채 조리개를 선택합니다. 측정을 위해 편광 기반 위상 이동 기술을 사용합니다.공간 광 변조기 바로 앞에 광학 편광기를 놓습니다. 카메라의 위상 요소를 이미지화하고 CCD 카메라에서 가장 선명하고 가장 흐린 이미지에 해당하는 각도를 시각화하여 편광자의 회전 각도를 설정합니다. 두 각도 사이에 편광기를 수정합니다.다음으로, 상상 시스템의 후면 평면 후 두 번째 편광기를 카메라 앞에 놓습니다. CCD 카메라에서 가장 날카롭고 가장 흐린 이미지에 해당하는 각도를 검색하여 회전 각도를 설정합니다. 이 두 각도 사이의 편광자 각도를 수정합니다.이제 출력 평면에서 카메라를 유지하면서 간섭 사진을 기록합니다. 위상 요소에 0 라디안의 매트릭스에서 공간 광 변조기로 보냅니다. 해당 이미지를 CCD로 기록합니다.두 번째 간섭의 경우 위상 요소에 두 개의 래디언 위에 파이 매트릭스를 추가하고 공간 광 변조기로 보냅니다. CCD 카메라로 이미지를 기록합니다. 위상 요소에 파이 라디안 매트릭스를 추가하고 공간 광 변조기로 보내 CCD 카메라로 간섭을 기록합니다.마지막으로 위상 요소에 두 개의 래디언위에 3개의 파이 매트릭스를 추가합니다. 공간 광 변조기에 사용하여 카메라로 네 번째 간섭사진을 기록합니다. 간섭이 기록되면 데이터를 컴퓨터로 전송합니다.여기서 각 간섭사진은 기록된 순서에 의해 레이블이 지정됩니다. 0 매트릭스와 관련된 매트릭스에서 두 개의 행렬을 통해 세 개의 파이에 포함. 이것은 복잡한 필드의 검색 된 진폭입니다.이를 찾으려면 간섭 도용 데이터를 사용하는 이 식을 구현합니다. 복잡한 필드의 위상을 검색하려면 나머지 코드를 구현하여 간섭 데이터로 이 식을 평가합니다. 이 이미지는 실험에 대한 복잡한 필드의 진폭을 정의합니다.이 이미지는 위상을 정의합니다. 위상 이동 기법은 0으로 이동된 위상, 2개 이상의 파이, 두 개의 라디언을 통해 3개의 파이를 사용하여 간섭사진을 측정해야 합니다. 이러한 간섭 사진은 간단한 알고리즘을 사용하여 진폭과 복잡한 필드의 위상을 모두 검색할 수 있게 합니다.단계별로 가시도록 추천합니다. 간단한 진폭 및 위상 패턴으로 시작하여 눈에 띄는 착색과 같은 보완 작업을 포함하여 프로토콜 세부 사항에주의를 기울이십시오. 홍채 면은 선택적인 조각 자체에 따라 달라 집니다.그러나 픽셀 셀이 너무 많이 증가하면 검색된 복잡한 필드의 공간 해상도가 크게 저하될 수 있습니다. 특정 응용 프로그램을 얻기 위해 주문이 단일 방법, 하지만 웨스트 베리는 모든 재구성 목적을 위해 사용될 수있다, 예를 들어, 마이크로 처리 이동 재료 또는 Norlina 현미경 검사.

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연구

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문서는 임의의 변조, 파장, 및 데이터 레이트와 광 데이터 패킷을 저장하는 절차를 설명한다. 이러한 패킷은 현대 통신의 기초가된다.

광학 데이터 패킷을 준 광 저장

여기에 설명 된 시스템은 여러 개의 트랩을 생성하고 조작 할 수있는 기존의 광학 트랩뿐만 아니라 독립적 인 홀로그램 광학 트래핑 라인을 사용합니다. 또한 생물 효소의 활동을 동시에 고속, 고해상도 측정을 허용하는 동안이 굴절 입자의 복잡한 기하학적 배열을 만들 수 있습니다.

기존 및 홀로 그래픽 광학 트래핑 기능과 고해상도 현미경의 구조

중력파를 기반으로 한 새로운 유형의 천문학을 만들기 위해 대형 레이저 간섭계가 건설되고 있습니다. 다른 많은 고정밀 실험과 마찬가지로 민감도는 구성 요소의 원자 진동과 같은 기본적인 소음 한계에 접근하고 있습니다. 우리는 새로운 레이저 빔 모양을 사용하여 이러한 한계를 극복하기 위한 기술을 개척하고 있습니다.

고정밀 간섭에 대한 높은 순서 Laguerre-가우스 광학 빔의 생성

사전 조정된 비선형 편광 회전 파이버 레이저에서 모드 잠금을 감지하고 자동화하는 프로토콜이 제시됩니다. 모드 잠금이 발생할 때 출력 편광 상태의 급격한 변화를 감지하는 것은 모드 잠금 조건을 찾기 위해 캐비티 내 편광 컨트롤러의 정렬을 명령하는 데 사용됩니다.

출력 편광 측정을 통해 비선형 편광 회전 광섬유 레이저의 모드 잠금의 자동화

여기에서는 직접 레이저 쓰기를 사용하여 모양과 분자 정렬을 나노미터 규모의 정확도로 엔지니어링할 수 있는 3D 고분자 마이크로/나노 구조를 제작합니다. 여러 유형의 액정 엘라스토머 미세 구조의 광 유도 변형은 미시적 규모로 제어 할 수 있습니다.

자유 형식 등 엑츄에이터 - 현미경 규모의 제조 및 개폐 제어

고해상도 쿨롱 폭발 이미징 설정을 사용하여 분자 회전파 패킷의 실시간 동영상을 만들기 위한 프로토콜을 제시합니다.

레이저 기반 초고속 분자 회전의 직접 이미징

우리는 단일 공간 광 변조기를 사용하는 파면 형성을 사용하여 다중 모드 광섬유를 통해 여러 개의 독립적인 신호를 전송하는 것을 보여줍니다. 각 신호에 대한 파면을 개별적으로 변조함으로써 공간적으로 분리된 초점이 전송됩니다. 잠재적인 응용 분야로는 통신 엔지니어링의 다중화 데이터 전송과 바이오포토닉스의 내시경 광 전달이 있습니다.

파면 정형을 이용하여 광섬유를 통해 다중 신호 전송

우리는 빠른 continuous-wave-자극-브 릴 루 앵-산란 (CW-SBS) 분석기의 건설을 설명합니다. 분석기는 단일 주파수 다이오드 레이저를 사용 하 여 및 높은 스펙트럼-해상도 탁/비-혼 탁 한 샘플의 전송 스펙트럼을 얻으려고 원자 증기 노치 필터 속도 최대 약 기존 CW-SBS 분석기의 그들 보다는 빨리. 이 개선 고속 브 릴 루 앵 소재 분석을 수 있습니다.<br...

소재 분석에 대 한 고속 연속파 자극된 브 릴 루 앵 산란 분 광 계

다광자 현미경, 내시경 검사 및 광의학에서 잠재적 인 응용 분야에 대한 사용자 정의 저비용, 모드 잠금 펨토초 섬유 레이저를 구축하는 방법이 제시된다. 이 레이저는 시판되는 부품과 기본 접합 기술을 사용하여 제작되었습니다.

다광자 현미경을 위한 저비용 맞춤형 제작 및 모드 잠금 작동 의 모든 정상 분산 펨토초 섬유 레이저

여기서, 광학 위상 배열을 포함하는 SiN 통합 포토닉 회로의 작동에 대해 설명합니다. 회로는 근적외선에서 낮은 발산 레이저 빔을 방출하고 두 가지 차원으로 조종하는 데 사용됩니다.

웨이퍼 스케일 테스트 스테이션에서 SiN 통합 광학 위상 어레이의 특성화

이 프로토콜은 레이저 광원 생성, 조직 샘플 준비, 이미징 수행 및 데이터 분석에 대한 세부 정보를 포함하여 SLAM(Simultaneous Label-free Autofluorescence Multi-harmonic) 현미경 기술에 대한 단계별 가이드를 제공합니다. SLAM은 조직 미세 환경을 조사하기 위해 4개의 상보적인 무표지 대비를 측정하여 비선형 현미경을 발전시킵니다.

동시 무표지 자가형광 다중 고조파 현미경

배우세요 위상 전용 공간 광 변조기를 사용하여 레이저 빔의 진폭과 위상을 동시에 변조하는 방법을. 공통 경로 간섭계를 활용한 이 기술은 복잡한 광장 패턴을 단일 광학 소자로 효율적으로 구현합니다.

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

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