De Amplitude en fase van laserstralen vormgeven met behulp van een alleen-fase ruimtelijke lichtmodulator

Dit protocol kan nuttig zijn om straal vorm te geven of ruimtelijke echo HALO laserstraal uit te voeren met behulp van slechts een defractisch element en noemen in de fase-only ruimtelijke oog moduleren. De techniek die het heeft gemaakt dit protocol geeft je een eenvoudige maar hoge echo dichtheid, in staat om ruimtelijk te wijzigen en micro minusculely, beide hebben beter dan de fase van laserstralen, tegelijkertijd. Codeer het complexe veld met behulp van een ruimtelijke lichtmodulator en computer.

Vind de lichtmodulator ruimtelijke resolutie van de technische specificaties. Ga vervolgens naar een computer om de amplitude- en fasepatronen te definiëren. Definieer het gewenste amplitudepatroon als een digitale afbeelding in grijsniveau, met waarden variërend van 0 tot 255.

Voor het gewenste fasepatroon, definieer het in grijs niveau formaat met waarden variërend van negatieve pi meer dan twee tot pi meer dan twee. Met de fase en amplitude gedefinieerd, computer genereren deze twee verschillende fase patronen, met behulp van vergelijkingen twee en drie. Houd er rekening mee dat A max is ingesteld op twee.

Definieer ook twee, tweedimensionale binaire sorteringen met ruimtelijke resolutie gelijk aan het ruimtelijke lichtmodulatordisplay. Deze verschijnen als dambord patronen, verschoven door een vierkant verticaal of horizontaal, zodat wanneer geplaatst produceren ze een uniform patroon met hoogte een. Om het effect van pixelcrosstalk te verminderen, genereert u andere paren dambordpatronen voor de binaire fasesorteringen met verschillende pixelcellen met een verhoogd aantal pixels.

Het totale aantal pixels moet gelijk zijn en gelijk zijn aan de ruimtelijke resolutie van de ruimtelijke lichtmodulator. Als u één faseelement wilt construeren, koppelt u elke binaire indeling met een andere faseterm. Dan ruimtelijk multiplex elk paar en voeg de resultaten.

Dit is het fase-element voor de eerder gedefinieerde fasen en indelingen met pixelcelgrootte één. Houd er rekening mee dat het wijzigen van de pixelcelgrootte wel de ruimtelijke resolutie van het laatste element van één fase heeft. Dit schema geeft een overzicht van de initiële installatie voor het experiment.

Plaats een ruimtelijke lichtmodulator om het programmeerbare oppervlak te laten zien aan een CCD-camera. Laat een collimiseerde lineaire gepolariseerde, ruimtelijk coherente laserstraal naar een bundelspl splitter gaan die de straal doorverwijst naar de ruimtelijke lichtmodulator. Licht van de ruimtelijke lichtmodulator gaat door de bundelspl splitter in een 44F optisch beeldsysteem.

Plaats de CCD op het uitvoervlak van het beeldverwerkingssysteem. Dit is de setup zoals het lijkt op de bank. De laserstraal gaat door een straal expander om zijn grootte aan te passen.

Twee spiegels leiden de uitgangsbalk naar de balkspl splitter. Hier is de bundel splitter voor de ruimtelijke lichtmodulator. Twee lenzen richten licht van de ruimtelijke lichtmodulator op een CCD-camera.

Bij het instellen van het optische systeem, stuur de computer gegenereerde fase patroon met de laagste pixelcel naar de lichtmodulator. Beeld het fasepatroon met de CCD-camera op verschillende posities langs de optische as. Identificeer het uitvoervlak aan de stand met de beste resolutie.

Beveilig de camera op de positie die is gekoppeld aan de beste resolutie. Plaats vervolgens een cirkelvormige iris op het brandpuntsvlak van de eerste lens in het optische pad, gecentreerd met de laserstraal. Nogmaals, gebruik de CCD-camera om het fasepatroon van de ruimtelijke lichtmodulator in beeld te brengen terwijl het irisopening varieert.

Pas het irisopening aan op de positie met de beste ruimtelijke resolutie. Voer vervolgens vergelijkbare stappen uit om crosstalk te minimaliseren. Experimenteer met verschillende pixelcelformaten in het fase-element op de ruimtelijke lichtmodulator.

Selecteer voor elk diafragma de diafragmagrootte die de hoogste resolutie beeld geeft op de CCD-camera. Als u crosstalk wilt minimaliseren, kiest u de pixelcelgrootte en het irisdiafragma die de hoogste ruimtelijke resolutie mogelijk maakt. Voor metingen gebruik maken van de polarisatie-gebaseerde fase verschuiven techniek.

Plaats een optische polarisator net voor de ruimtelijke lichtmodulator. Beeld het fase-element op de camera en stel de rotatiehoek van de polarisator in door de zoekhoeken te visualiseren die overeenkomen met de scherpste en meest wazige beelden in de CCD-camera. Bevestig de polarisator tussen de twee hoeken.

Plaats vervolgens de tweede polarisator na het achtervlak van het verbeeldende systeem voor de camera. Stel de rotatiehoek in door te zoeken naar de hoeken die overeenkomen met de scherpste en meest wazige beelden in de CCD-camera. Bevestig de polarisatorhoek tussen deze twee hoeken.

Neem nu interferogrammen op terwijl de camera op het uitvoervlak wordt onderhouden. Bij een matrix van nul radialen naar het fase-element en stuur het naar de ruimtelijke lichtmodulator. Neem de bijbehorende afbeelding op met de CCD.

Voor het tweede interferogram, voeg een matrix van pi meer dan twee radialen aan de fase element en stuur het naar de ruimtelijke lichtmodulator. Neem het beeld op met de CCD-camera. Voeg een matrix van pi radialen toe aan het fase-element en stuur deze naar de ruimtelijke lichtmodulator om het interferogram met de CCD-camera op te nemen.

Voeg ten slotte een matrix van drie pi over twee radialen toe aan het faseelement. Gebruik het in de ruimtelijke lichtmodulator om het vierde interferogram met de camera op te nemen. Zodra de interferogrammen zijn opgenomen, worden de gegevens overgezet naar een computer.

Hier wordt elk van de interferogrammen aangeduid met de volgorde waarin is geregistreerd. Van die met de nulmatrix tot de drie pi over twee matrix. Dit is de opgehaalde amplitude van het complexe veld.

Om deze te vinden, implementeert u deze expressie, die gebruik maakt van de interferogramgegevens. Als u de fase van het complexe veld wilt ophalen, implementeert u de resterende code om deze expressie te evalueren met de interferogramgegevens. Deze afbeelding definieert de amplitude van het complexe veld voor een experiment.

Dit beeld definieert de fase. De fase verschuiven techniek vereist het meten van interferogrammen met behulp van fasen verschoven door nul, pi meer dan twee, pi, en drie pi over twee radialen. Deze interferogrammen maken het ophalen van zowel de amplitude als de fase van het complexe veld mogelijk met behulp van eenvoudige algoritmen.

Ik raad je aan om stap voor stap te gaan. Begin met de eenvoudige amplitude en fase patroon, en aandacht besteden aan onze protocol details, met inbegrip van aanvullende taken, zoals de opvallende kleuring. Houd er rekening mee dat de iriszijde afhankelijk is van het selectieve stuk zelf.

De pixelcel verhoogt echter te veel en kan de ruimtelijke resolutie van het opgehaalde complexe veld aanzienlijk verminderen. Deze enige methode in orders om de specifieke toepassing te krijgen, maar het kan Westbury worden gebruikt voor elke herinrichting doeleinden, om te verbeteren, bijvoorbeeld, micro-verwerking verplaatsen materialen of Norlina microscopie.