Kształtowanie amplitudy i fazy wiązek laserowych za pomocą przestrzennego modulatora światła tylko dla fazy

Protokół ten może być przydatny do kształtowania wiązki lub wiązki laserowej HALO echa przestrzennego przy użyciu tylko defraktycznego elementu optycznego i wywołania go do przestrzennej modulacji oka tylko w fazie. Technika, która stworzyła ten protokół, daje prosty, ale wysoki gęsty ech, zdolny do przestrzennej modyfikacji i mikro maleńkości, oba mają jednocześnie lepszą niż faza wiązek laserowych. Zakoduj złożone pole za pomocą przestrzennego modulatora światła i komputera.

Znajdź rozdzielczość przestrzenną modulatora światła na podstawie jego specyfikacji technicznej. Następnie przejdź do komputera, aby zdefiniować wzorce amplitudy i fazy. Zdefiniuj żądany wzór amplitudy jako obraz cyfrowy w formacie poziomu szarości o wartościach z zakresu od 0 do 255.

Aby uzyskać żądany wzorzec fazy, zdefiniuj go w formacie poziomu szarości z wartościami od ujemnej liczby pi przez dwa do liczby pi przez dwie. Po zdefiniowaniu fazy i amplitudy, komputer generuje te dwa różne wzorce fazowe, używając równań dwa i trzy. Zwróć uwagę, że wartość A max jest ustawiona na dwa.

Zdefiniuj również dwuwymiarowe gradacje binarne o rozdzielczości przestrzennej równej wyświetlaniu przestrzennego modulatora światła. Pojawiają się one jako wzory szachownicy, przesunięte o jeden kwadrat w pionie lub poziomie, tak że po nałożeniu tworzą jednolity wzór o wysokości jeden. Aby zmniejszyć efekt przesłuchów pikseli, wygeneruj inne pary wzorów szachownicy dla binarnych gradacji fazowych z różnymi komórkami pikseli o zwiększonej liczbie pikseli.

Całkowita liczba pikseli powinna być taka sama i równa rozdzielczości przestrzennej modulatora światła przestrzennego. Aby skonstruować pojedynczy element fazowy, sparuj każdą klasyfikację binarną z innym terminem fazowym. Następnie multipleksuj przestrzennie każdą parę i dodaj wyniki.

Jest to element fazy dla wcześniej zdefiniowanych faz i gradacji o rozmiarze komórki piksela jeden. Należy pamiętać, że zmiana rozmiaru komórki piksela ma wpływ na rozdzielczość przestrzenną końcowego elementu jednofazowego. Ten schemat zawiera przegląd początkowej konfiguracji eksperymentu.

Umieść przestrzenny modulator światła tak, aby jego programowalna powierzchnia była skierowana w stronę kamery CCD. Niech skolimowana, spolaryzowana, przestrzennie spójna wiązka laserowa trafi do rozdzielacza wiązki, który przekierowuje wiązkę do przestrzennego modulatora światła. Światło z przestrzennego modulatora światła przechodzi przez rozdzielacz wiązki do optycznego układu obrazu 44F.

Umieść przetwornik CCD w płaszczyźnie wyjściowej systemu obrazowania. To jest ustawienie, które pojawia się na ławce rezerwowych. Wiązka laserowa przechodzi przez ekspander wiązki, aby dostosować jej rozmiar.

Dwa lustra kierują wiązkę wyjściową do rozdzielacza wiązki. Oto rozdzielacz wiązki przed przestrzennym modulatorem światła. Dwa obiektywy skupiają światło z przestrzennego modulatora światła na kamerze CCD.

Podczas ustawiania układu optycznego wyślij wygenerowany komputerowo wzór fazowy z komórką o najniższym pikselu do modulatora światła. Zobrazuj wzór fazowy za pomocą kamery CCD umieszczonej w kilku różnych pozycjach wzdłuż osi optycznej. Zidentyfikuj płaszczyznę wyjściową jako pozycję o najlepszej rozdzielczości.

Zabezpiecz kamerę w pozycji skojarzonej z najlepszą rozdzielczością. Następnie umieść okrągłą tęczówkę w płaszczyźnie ogniskowej pierwszej soczewki na ścieżce optycznej, wyśrodkowaną wiązką lasera. Ponownie użyj kamery CCD, aby zobrazować wzór fazowy z przestrzennego modulatora światła, zmieniając jednocześnie przysłonę przysłony.

Dostosuj przysłonę do pozycji, która zapewnia najlepszą rozdzielczość przestrzenną. Następnie wykonaj podobne kroki, aby zminimalizować przesłuchy. Eksperymentuj z różnymi rozmiarami komórek pikseli w elemencie fazowym na przestrzennym modulatorze światła.

Dla każdego z nich wybierz rozmiar przysłony, który daje najwyższą rozdzielczość obrazu w kamerze CCD. Aby zminimalizować przesłuchy, wybierz rozmiar komórki piksela i przysłonę przysłony, które zapewniają najwyższą rozdzielczość przestrzenną. Do pomiarów należy stosować technikę przesunięcia fazowego opartą na polaryzacji.

Umieść polaryzator optyczny tuż przed przestrzennym modulatorem światła. Zobrazuj element fazowy w aparacie i ustaw kąt obrotu polaryzatora, wizualizując wyszukiwanie kątów odpowiadających najostrzejszym i najbardziej rozmytym obrazom w kamerze CCD. Zamocuj polaryzator między dwoma kątami.

Następnie umieść drugi polaryzator za tylną płaszczyzną systemu wyobrażania sobie przed aparatem. Ustaw kąt obrotu, wyszukując kąty odpowiadające najostrzejszym i najbardziej rozmytym obrazom w kamerze CCD. Ustal kąt polaryzatora między tymi dwoma kątami.

Teraz nagrywaj interferogramy, utrzymując kamerę w płaszczyźnie wyjściowej. Na matrycy zerowych radianów do elementu fazowego i wyślij go do przestrzennego modulatora światła. Nagraj odpowiedni obraz za pomocą CCD.

W przypadku drugiego interferogramu dodaj matrycę liczby pi na dwóch radianach do elementu fazowego i wyślij ją do przestrzennego modulatora światła. Nagraj jego obraz za pomocą kamery CCD. Dodaj matrycę pi radianów do elementu fazowego i wyślij ją do przestrzennego modulatora światła, aby zarejestrować jego interferogram za pomocą kamery CCD.

Na koniec dodaj macierz trzech pi nad dwoma radianami do elementu fazowego. Użyj go w przestrzennym modulatorze światła, aby nagrać czwarty interferogram za pomocą kamery. Po zarejestrowaniu interferogramów przenieś dane do komputera.

Tutaj każdy z interferogramów jest oznaczony kolejnością, w jakiej został nagrany. Od tej, która obejmuje macierz zerową, do macierzy trzech pi nad macierzą. Jest to odzyskana amplituda pola zespolonego.

Aby go znaleźć, zaimplementuj to wyrażenie, które korzysta z danych interferogramu. Aby pobrać fazę pola złożonego, zaimplementuj pozostały kod, aby ocenić to wyrażenie za pomocą danych interferogramu. Ten obraz określa amplitudę pola zespolonego dla eksperymentu.

Ten obraz określa jego fazę. Technika przesunięcia fazowego wymaga pomiaru interferogramów za pomocą faz przesuniętych o zero, pi nad dwoma, pi i trzech pi nad dwoma radianami. Interferogramy te umożliwiają odczytanie zarówno amplitudy, jak i fazy złożonego pola za pomocą prostych algorytmów.

Polecam iść krok po kroku. Zacznij od prostego wzorca amplitudy i fazy, a następnie zwróć uwagę na szczegóły naszego protokołu, w tym zadania uzupełniające, takie jak wyraźne zabarwienie. Należy pamiętać, że strona przysłony zależy od samego elementu selektywnego.

Jednak zbyt duże zwiększenie komórki pikseli może znacznie zmniejszyć rozdzielczość przestrzenną pobieranego pola złożonego. Jest to pojedyncza metoda, która ma na celu uzyskanie konkretnego zastosowania, ale może być używana przez Westbury do dowolnych celów przekształcania, na przykład w celu ulepszenia mikroprzetwarzania materiałów do przenoszenia lub mikroskopii Norlina.