Name: shaping the amplitude and phase of laser beams by using a phase-only spatial light modulator
Uploaded: 2019-01-28T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Shaping the Amplitude and Phase of Laser Beams by Using a Phase-only Spatial Light Modulator at JoVE.com

מחקר זה נתמך על ידי Generalitat Valenciana ("פרומתאוס" 2016-079), Universitat Jaume אני (UJI) (UJIB2016-19); ו- y Ministerio דה Economía Competitividad (MINECO) (FIS2016-75618-R). המחברים מודים מאוד SCIC של Universitat Jaume אני לשימוש של לייזר הפמטו-שנייה.

1. קידוד את השדה מורכב לתוך רכיב חד-פאזי
<ol><li>מן המפרט הטכני של הסים, למצוא את הרזולוציה המרחבית שלה (למשל 1920 פיקסלים x 1800 פיקסלים).</li>
	<li>להגדיר וצור את משרעת הרצוי A(x,y) ותבניות שלב φ(x,y) כמו תמונות דיגיטליות.<ol>
<li>הגדר את הרזולוציה המרחבית של הנ ל תמונות דיגיטליות ?...

<ol>
	<li>Hsueh, C. K., Sawchuk, A. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Computer-generated+double-phase+holograms.">Computer-generated double-phase holograms.</a> Applied Optics. 17 (24), 3874-3883 (1978).</li><li>Arriz&#243;n, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Complex+modulation+with+a+twisted-nematic+liquid-crystal+spatial+light+modulator:+double-pixel+approach.">Complex modulation with a twisted-nematic liquid-crystal spatial light modulator: double-pixel approach.</a> Optics Letters. 28 (15), 1359-1361 (2003).</li><li>Arriz&#243;n, V., Ruiz, U., Carrada, R., Gonz&#225;lez, L. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pixelated+phase+computer+holograms+for+the+accurate+encoding+of+scalar+complex+fields.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spatial+cross+modulation+method+using+a+random+diffuser+and+phase-only+spatial+light+modulator+for+constructing+arbitrary+complex+fields.">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>Mart&#237;nez-Fuentes, J. L., Moreno, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Random+technique+to+encode+complex+valued+holograms+with+on+axis+reconstruction+onto+phase-only+displays.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+beam+generation+techniques+using+a+phase+only+spatial+light+modulator.">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., M&#237;nguez-Vega, G., Lancis, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Encoding+complex+fields+by+using+a+phase-only+optical+element.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phase-shifting+digital+holography.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Addressable+multiregional+and+multifocal+multiphoton+microscopy+based+on+a+spatial+light+modulator.">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., M&#237;nguez-Vega, G., Lancis, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Generation+of+multifocal+irradiance+patterns+by+using+complex+Fresnel+holograms.">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diffractive+Multi-beam+Ultra-fast+Laser+Micro-processing+Using+a+Spatial+Light+Modulator+(Invited+Paper).">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/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+throughput+diffractive+multi-beam+femtosecond+laser+processing+using+a+spatial+light+modulator.">High throughput diffractive multi-beam femtosecond laser processing using a spatial light modulator.</a> Applied Surface Science. 255, 2284-2289 (2008).</li></ol>

פרוטוקול זה, הם הפרמטרים מעשיים כמו רוחב פיקסלים את הסים פאזה בלבד או את מספר הפיקסלים הכלולים בתוך תאים פיקסל של דפוס ממוחשב נקודות מפתח ליישם בהצלחה את שיטת קידוד. שלבים 1.2, 1.3 ו- 1.4 של הפרוטוקול, קצרה יותר רוחב פיקסלים, יותר הרזולוציה המרחבית של הדפוסים משרעת ושלב שאוחזרו. בנוסף, כפי קודיפי...

כמעט כל יישומי לייזר הן ביחס קרוב עם הנהלת חזית גל אופטי של אור. בקירוב paraxial, השדה מורכבים הקשורים קרינת לייזר יכולה להיות מתוארת על ידי שני המונחים, משרעת את השלב. שיש לך שליטה מונחים שני אלה הוא הכרחי לשינוי הזמני והן המבנה המרחבי של קרני לייזר יהיה. באופן כללי, את משרעת ואת השלב של קרן לייזר ניתן כראוי לשנות באמצעות מספר שיטות כולל השימוש של רכיבים אופטיים הטווח של עדשות בצובר יחיד, מפצלי הקרן ומראות התקנים המורכבים ביותר כמו מראות deformable או אור מרחבי מאפננים. כאן, אנו מראים שיטת קידוד, שיחזור מורכבים בתחום קרני לייזר קוהרנטי, אשר מבוססת על התיאוריה הולוגרמה כפול-שלב1, לבין הניצול של interferometer נתיב משותף.
כיום, קיים מגוון רחב של שיטות לקידוד השדות מורכב של לייזר קורות2,3,4,5. בהקשר זה, כמה שיטות ומבוססת לייצר שלב, אפנון משרעת להסתמך על השימוש הולוגרמות דיגיטלי6. נקודת נפוצות בכל השיטות האלה. זה מה שחשוב של יצירת היסט המרחבי להפריד את קרן הפלט הרצוי סדר האפס מגיע השתקפות האור על התצוגה הסים שיטות אלה הם בעצם מהציר (בדרך כלל יישום ההזמנה הראשונה עקיפה של הסורג), העסקת פומפיה שלב לא רק כדי לקודד את השלב, אלא גם להציג אפנון משרעת הכרחי. בפרט, אפנון משרעת מתבצע על-ידי במרחב הנמכת גובה הסורג, אשר בבירור מבזה את היעילות עקיפה. תהליך שחזור הולוגרמה מקבל בעיקר באמצעות עבודות שיקום משוער, אבל לא מדויק, של משרעת ו שלב של השדה מורכב הרצוי. סתירות בין התיאוריה לבין הניסוי נראה להופיע מהקידוד לא מדויק של המידע משרעת, כמו גם בנושאים אחרים ניסיוני מתרחש במהלך הסינון המרחבי של הצו הראשון עקיפה או בשל תופעות pixilation הסים. בנוסף, לפרופיל בעוצמה של קרן קלט יכול להציג את ההגבלות על הכוח פלט.
לעומת זאת, עם שיטת הציג7, כל ניהול אור מבוצעת על ציר, אשר נוח מאוד נקודת מבט ניסיוני. בנוסף, היא מנצלת בהתחשב, בקירוב paraxial, השדה מורכבים הקשורים עם קרני לייזר כסכום של שני גלים אחיד. המידע משרעת הוא synthetized על-ידי התערבותו של הגלים המדים האלה. בפועל, הפרעה כזו מבוצעת על-ידי סינון מרחבי של תדרי אור על המטוס פורייה של מערכת הדמיה נתונה. בעבר, הדפוסים שלב הקשורים עם הגלים אחיד במרחב מרובב, להצפינם הסים פאזה בלבד (ממוקם על המטוס הכניסה של מערכת הדמיה זו). לפיכך, הגדרת כל אופטי יכול היה להיחשב interferometer קומון-נתיב (מאוד חזקים נגד תנודות מכניות, שינויי טמפרטורה או misalignments אופטי). שימו לב כי תהליך התערבות הנ ל ניתן לחלופין לבצע זאת על-ידי שימוש בפריסות אחרות אופטי: עם זוג SLMs פאזה בלבד כמו שצריך להציב בתוך interferometer אופייני של שני הזרוע, או על ידי הזמן ברצף קידוד השניים שלב תבניות לתוך הסים (הקודם מבוא של מראה הפניה בכיוונון אופטי). בשני המקרים, יש אין צורך של סינון מרחבי, וכתוצאה מכך אין איבוד רזולוציה מרחבית, על חשבון הגברת מורכבות המערכת האופטית, כמו גם את תהליך היישור. כאן, חשוב גם להדגיש כי באמצעות שיטת הקידוד הזה, מלוא הספקטרום של השדה מורכב הרצויה ניתן בדיוק לאחזר את המטוס פורייה, לאחר סינון כל ההזמנות עקיפה אבל את האפס אחד.
מצד שני, יעילות השיטה תלויה במספר גורמים: במפרטי היצרן של הסים (למשל, מילוי פקטור, השתקפות או עקיפה יעילות), גודל התבנית מקודד, ואת הדרך שבה האור שפוגע אל הסים (השתקפות עם זווית מכה קטנה או שכיחות רגילה על-ידי שימוש במפצל קרן). בשלב זה, בתנאים ראויים ניסיוני, יעילות אור נמדד יכול להיות יותר מ- 30%. עם זאת, שימו לב כי יעילות אור הכולל רק עקב השימוש הסים יכול להיות פחות מ- 50%. חוסר אקראית או מפזר רכיבים בתוך האופטי התקנה מאפשרת לאחזר את דפוסי משרעת ושלב ללא רעש קוהרנטי (חודרני). היבטים משמעותיים אחרים להצביע הם הניצול של אלגוריתם קודיפיקציה ישירה ולא הליכים איטרטיבי ואת יכולתו לבצע שרירותי ובלתי תלוי משרעת אפנון פאזה בתדר רענון שעת הסים (עד מאות של הרץ על פי הטכנולוגיה הנוכחית).
בעקרון, שיטת7 נועד לשמש עם גלים קלט, אבל זה לא מוגבלת. למשל, אם קרן גאוסיאנית היא להכות את הסים, זה אפשרי לשנות את צורתה irradiance על הפלט של המערכת על-ידי קידוד דפוס משרעת מתאים לתוך הסים. עם זאת, ככל האינטנסיביות של קרן פלט אינו יכול לחרוג של קרן קלט במיקום כלשהו חציה (x, y), עיצוב משרעת מתבצע על ידי עוצמת הפסדים נוצרה על-ידי תהליך התאבכות הורסת חלקית.
התיאוריה להדגיש את שיטת קידוד7 הוא כדלקמן. בכל תחום מורכב מיוצג בצורת U(x,y)= A(x,y)eאניφ(x,y) יכולה להיכתב גם בתור:
<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/59158/59158eq1.jpg">(1)
איפה
<img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/59158/59158eq2.jpg">(2)
<img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/59158/59158eq3.jpg">(3)
במשוואות 1-3, משרעת ושלב של המתחם מימדי שדה U(x,y)ניתנת על ידי A(x,y) ואת φ(x,y), בהתאמה. שימו לב, תנאי מקס (מקסימום של A(x,y)) ו- B = מקסימום/2 אינם תלויים הקואורדינטות חציה (x,y). מן התיאוריה, אם מקסימום= 2, אז B =1. לפיכך, השדה מורכב U(x,y) ניתן להשיג, באופן פשוט, מן הסכום קוהרנטי של גלים אחיד להיותאניϑ(x,y) , להיות iθ (x,y). בפועל, זו מושגת עם interferometer קומון-נתיב מורכב חד-פאזי רכיב α(x,y), מניחים על המטוס הקלט של מערכת הדמיה. הרכיב חד-פאזי בנוי על ידי ריבוב מרחבי של שלב תנאי ϑ(x,y)
ו θ באמצעות (x,y) עם העזרה של מימדי מיכסים בינארי (תבניות לוח שחמט) M1(x,y) ו- M2(x,y) כדלקמן
<img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/59158/59158eq4.jpg">(4)
לפיכך,
<img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/59158/59158eq5.jpg">(5)
הדפוסים הללו בינארי למלא את תנאי מ'1(x,y) + M2(x,y) = 1. שימו לב, ההפרעה של גלים אחיד לא יכול לקרות אם אנחנו אל תערבב בין המידע הכלול את שלב רכיבα(x,y). בשיטה הנוכחית, זה מתבצע באמצעות מסנן מרחבי מסוגל לחסום את כל ההזמנות עקיפה אבל את האפס אחד. בדרך זו, לאחר תהליך הסינון על המטוס פורייה, הספקטרום H(u,v)= F{eiα(x,y)} של שלב מקודד הפונקציה קשורה הספקטרום של השדה מורכב נ{U(x,y)} על-ידי הביטוי
<img alt="Equation 6" src="/files/ftp_upload/59158/59158eq6.jpg">(6)
ב הציוד (6), (u,v) מציינות קואורדינטות בתחום התדר, P(u,v) מחזיק המסנן המרחבי, ואילו התמרת פורייה של פונקציה נתונה Θ(x,y) מיוצג בצורה F {Θ(x,y)}. מן הציוד (6), שבעקבותיה, על המטוס פלט של מערכת הדמיה, השדה מורכב שאוחזרו URET(x,y), (בלי לקחת בחשבון גורמים קבועים), ניתנת על ידי קונבולוציה של המוגדל והמרגשים התעשת מורכבים U(x,y) עם התמרת פורייה של מסיכת מסנן. כלומר:
<img alt="Equation 7" src="/files/ftp_upload/59158/59158eq7.jpg">(7)
ב הציוד (7), פעולת קונבולוציה זה מסומן על ידי הסימן <img alt="Equation 10" src="/files/ftp_upload/59052/59052eq10.jpg"> </img>, ואת המונח Mag מייצג את ההגדלה של מערכת הדמיה. לפיכך, משרעת ושלב של U(x,y) מאוחזר באופן מלא על המטוס פלט, פרט לאובדן חלק רזולוציה מרחבית עקב ניתוח קונבולוציה.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:1083px;" width="1083">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">Achromatic Doublet</td>
			<td style="width:191px;">THORLABS</td>
			<td style="width:211px;">AC254-100-B-ML</td>
			<td style="width:431px;">Lens Diameter 25.4 mm, focal length 100 mm</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">Achromatic Galilean Beam Expander</td>
			<td style="width:191px;">THORLABS</td>
			<td style="width:211px;">GBE05-A</td>
			<td>AR Coated: 400 - 650 nm</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Basler camera</td>
			<td>BASLER</td>
			<td>avA1600-50gm GigE camera</td>
			<td>sensor size 8.8 mm x 6.6 mm, pizel size 5.5 microns</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">Mounted Zero-Aperture Iris</td>
			<td style="width:191px;">THORLABS</td>
			<td style="width:211px;">ID12Z/M</td>
			<td>Max Aperture 12 mm</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">Pellicle Beamsplitter</td>
			<td style="width:191px;">THORLABS</td>
			<td style="width:211px;">CM1-BP145B2</td>
			<td>45:55 (R:T), Coating: 700 - 900 nm</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">PLUTO Spatial Light Modulator</td>
			<td>HOLOEYE Photonics AG</td>
			<td>NIR-II</td>
			<td>Phase Only Spatial Light Modulator (Optimized for 700 -1000 nm)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Two thin film laser polarizers</td>
			<td>EKSMA OPTICS</td>
			<td>420-0526M</td>
			<td>material BK7, diameter 50 mm, wavelength 780-820 nm</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

shaping the amplitude and phase of laser beams by using a phase-only spatial light modulator

מטרת מאמר זה היא להדגים באופן חזותי את הניצול של שיטת interferometric לקידוד השדות מורכב המשויכים קרינת לייזר קוהרנטי. השיטה מבוססת על הסכום קוהרנטי של שני גלים אחיד, בעבר להצפינם של פאזה בלבד מאפנן אור מרחבי (SLM) מאת ריבוב מרחבי של שלבים שלהם. כאן, תהליך התערבות מתבצעת על-ידי סינון מרחבי של תדרי אור על המטוס פורייה של מערכת הדמיה מסוימים. יישום נכון של שיטה זו מאפשרת שלב שרירותי ומידע משרעת אחזור על הפלט של המערכת האופטית.
זה על ציר, יותר מאשר מהציר קידוד טכניקה, עם אלגוריתם עיבוד ישיר (לא איטרטיבי ללולאה), והוא חינם מרעש קוהרנטי (חודרני). השדה מורכב ניתן לאחזר בדיוק על הפלט של המערכת האופטית, פרט לאובדן חלק רזולוציה עקב תהליך הסינון תדר. המגבלה העיקרית של השיטה אולי מגיעים חוסר היכולת לפעול במחירים בתדר גבוה יותר קצב הרענון של הסים. היישומים כוללים, אך אינם מוגבלים, מיקרוסקופיה ליניאריים ולא -לינארי, קרן בעיצוב או מיקרו-עיבוד לייזר של משטחים גשמי.

הרזולוציה המרחבית של מועסקים אודיע פאזה בלבד הוא 1920 פיקסלים x 1080 פיקסלים, עם זריקה פיקסל של 8 מיקרומטר. משרעת שנבחר A(x,y) ושלב φ(x,y) של השדה מורכב מוגדרים על-ידי שתי תמונות שונות אפור ברמה המתאימה התמונה של Lenna ידועים (תבנית משרעת), נערה צעירה בולט ?...

Watch this Scientific Journal Video about Shaping the Amplitude and Phase of Laser Beams by Using a Phase-only Spatial Light Modulator at JoVE.com

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

בעיצוב של משרעת ושלב של קרני לייזר על-ידי שימוש של פאזה בלבד מאפנן אור מרחבי

אנו מראים כיצד לקודד מורכבים בתחום קרני לייזר באמצעות רכיב חד-פאזי. Interferometer קומון-נתיב הוא מועסק כדי לערבב את המידע שלב המוצג לתוך פאזה בלבד מאפנן אור מרחבי סוף סוף לאחזר את התבנית הרצויה שדה מורכבים על הפלט של מערכת הדמיה אופטית.

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

פרוטוקול זה יכול להיות שימושי כדי לבצע עיצוב קרן או הד מרחבי HALO קרן לייזר באמצעות אלמנט אופטי defractic בלבד ולקרוא אותו לתוך העין המרחבית פאזה בלבד לווסת. הטכניקה שיצרה אותו פרוטוקול זה נותן לך צפיפות הד פשוטה אך גבוהה, מסוגל לשנות באופן מרחבי מיקרו זעיר, שניהם יש טוב יותר מאשר שלב של קרני לייזר, בו זמנית. קידוד השדה המורכב באמצעות אפנון אור מרחבי ומחשב.מצא את הרזולוציה המרחבית של אפנון האור מהמפרטים הטכניים שלו. לאחר מכן, עבור למחשב כדי להגדיר את משרעת ודפוסי פאזה. הגדר את תבנית משרעת הרצויה כתמונה דיגיטלית בתבנית ברמה אפורה, עם ערכים הנעים בין 0 ל- 255.עבור תבנית הפאזה הרצויה, הגדר אותה בתבנית רמת אפור עם ערכים הנעים בין pi שלילי לשניים ועד פאי על פני שניים. כאשר השלב והמ משרעת מוגדרים, המחשב יוצר שתי תבניות פאזה שונות אלה, באמצעות משוואות 2 ו-3. שים לב שמקסימום מוגדר לשניים.הגדר גם שני דירוגים בינאריים דו-ממדיים בעלי רזולוציה מרחבית השווים לתצוגת אפנון האור המרחבי. אלה מופיעים כתבנית לוח השחמט, מוזזים בריבוע אחד אנכית או אופקית, כך שכאשר הם מתפרצים הם מייצרים תבנית אחידה עם גובה אחד. כדי לסייע בהפחתת ההשפעה של crosstalk של פיקסלים, צור זוגות אחרים של תבניות לוח שחמט עבור הדרגתיות פאזה בינארית עם תאי פיקסל שונים עם מספר גדל של פיקסלים.המספר הכולל של פיקסלים צריך להיות זהה ושווה לרזולוציה המרחבית של אפנון האור המרחבי. כדי לבנות רכיב שלב יחיד, שייך כל דירוג בינארי למונח פאזה שונה. לאחר מכן מולטיפלקס מרחבי כל זוג ולהוסיף את התוצאות.זהו רכיב הפאזה עבור השלבים והדירוגים שהוגדרו קודם לכן עם גודל תא פיקסל אחד. שים לב ששינוי גודל תא הפיקסל משפיע על הרזולוציה המרחבית של רכיב השלב הבודד הסופי. סכמטי זה מספק מבט כולל על ההתקנה הראשונית עבור הניסוי.מקם אפנון אור מרחבי כדי לקבל את פני השטח הניתנים לתיוכנת שלו מול מצלמת CCD. יש לי מקוטב ליניארי מקוטב, קרן לייזר קוהרנטית מרחבית ללכת מפצל קרן כי מפנה את הקרן אפנון אור מרחבי. אור ממפנן האור המרחבי עובר דרך מפצל הקרן למערכת תמונה אופטית 44F.מקם את ה- CCD במישור הפלט של מערכת ההדמיה. זוהי ההתקנה כפי שהיא מופיעה על הספסל. קרן הלייזר עוברת דרך מרחיב קרן כדי להתאים את גודלה.שתי מראות מכוונות את קרן הפלט למפצל הקרן. הנה מפצל הקרן מול אפנון האור המרחבי. שתי עדשות למקד אור מן אפנון אור מרחבי על מצלמת CCD.בעת הגדרת המערכת האופטית, שלח את תבנית הפאזה שנוצרה על-ידי המחשב עם תא הפיקסל הנמוך ביותר לאפנן האור. צלם את תבנית הפאזה עם מצלמת CCD הממוקמת במספר מיקומים שונים לאורך הציר האופטי. זהה את מישור הפלט על-ידי כמיקום עם הרזולוציה הטובה ביותר.אבטח את המצלמה במיקום המשויך לרזולוציה הטובה ביותר. לאחר מכן מניחים קשתית עגולה במישור המוקד של העדשה הראשונה בנתיב האופטי, שבמרכזה קרן הלייזר. שוב, השתמש במצלמת CCD כדי לדמיין את תבנית הפאזה ממ אפנון האור המרחבי תוך שינוי צמצם הקשתית.התאימו את צמצם הקשתית למיקום עם הרזולוציה המרחבית הטובה ביותר. לאחר מכן, בצע שלבים דומים כדי למזער את ההצלבה. התנסה בגדלים שונים של תאי פיקסלים ברכיב הפאזה במ אפנון האור המרחבי.לכל אחד מהם, בחרו בגודל הצמצם שמעניק את התמונה ברזולוציה הגבוהה ביותר במצלמת CCD. כדי למזער crosstalk, בחר את גודל תא הפיקסל ואת צמצם הקשתית המאפשר את הרזולוציה המרחבית הגבוהה ביותר. למדידות השתמשו בטכניקת הסטת פאזה מבוססת קיטוב.מניחים מקטב אופטי ממש לפני אפנון האור המרחבי. דמיינו את רכיב הפאזה במצלמה, והגדירו את זווית הסיבוב של המקוטב, על-ידי הדמיה של החיפוש אחר הזוויות המתאימות לתמונות החדות והמטושטשת ביותר במצלמת CCD. תקן את הקיטוב בין שתי הזוויות.לאחר מכן, מקם את הקיטוב השני לאחר המישור האחורי של מערכת הדמיון לפני המצלמה. קבעו את זווית הסיבוב שלו על-ידי חיפוש הזוויות המתאימות לתמונות החדות והמטושטשת ביותר במצלמת CCD. תקן את זווית הקיטוב בין שתי הזוויות האלה.עכשיו, להקליט אינטרפרוגרמים תוך שמירה על המצלמה במישור הפלט. במטריצה של אפס רדיאנים ליסוד הפאזה ולשלוח אותו לאפנן האור המרחבי. הקלט את התמונה המתאימה באמצעות CCD.עבור האינטרפרוגרם השני, להוסיף מטריצה של pi מעל שני רדיאנים ליסוד הפאזה ולשלוח אותו אפנון אור מרחבי. הקלט את תמונתו באמצעות מצלמת CCD. הוסף מטריצה של רדיאנים pi לרכיב הפאזה ולשלוח אותו אפנון אור מרחבי כדי להקליט אינטרפרוגרם שלה עם מצלמת CCD.לבסוף, הוסף מטריצה של שלושה pi על שני רדיאנים לרכיב הפאזה. השתמש בו באפנן האור המרחבי כדי להקליט את האינטרפרוגרמה הרביעית עם המצלמה. לאחר שהאינטרפרוגרם נרשם, העבר את הנתונים למחשב.כאן, כל אחד מהאינטרפרוגרמים מסומן לפי הסדר שבו הוקלט. מאחד מעורב מטריצת אפס לשלוש פאי על שתי מטריצה. זוהי משרעת שאוחזרה של השדה המורכב.כדי למצוא אותו, ליישם ביטוי זה, אשר עושה שימוש בנתונים אינטרפרוגרם. כדי לאחזר את השלב של השדה המורכב, תיישם את הקוד הנותר כדי להעריך ביטוי זה עם נתוני האינטרפרוגרם. תמונה זו מגדירה את משרעת השדה המורכב לניסוי.תמונה זו מגדירה את השלב שלה. טכניקת הסטת הפאזה דורשת מדידת אינטרפרוגרמים באמצעות שלבים שהוזנו באפס, פאי על פני שניים, פאי ושלושה פאי על פני שני רדיאנים. אינטרפרוגרמים אלה מאפשרים אחזור הן של משרעת והן של השלב של השדה המורכב באמצעות אלגוריתמים פשוטים.אני ממליץ לך ללכת צעד אחר צעד. התחל עם משרעת פשוטה ודפוס פאזה, ושים לב לפרטי הפרוטוקול שלנו, כולל משימות משלימות, כמו הצבע הבולט. שים לב כי צד הקשתית תלוי בחתיכה הסלקטיבית עצמה.עם זאת הגדלת תא הפיקסלים יכולה להפחית באופן משמעותי את הרזולוציה המרחבית של השדה המורכב שאוחזר. שיטה אחת זו בהזמנות כדי לקבל את היישום המסוים, אבל זה יכול להיות Westbury משמש לכל מטרות לעצב מחדש, כדי לשפר, למשל, מיקרו עיבוד להעביר חומרים או מיקרוסקופיה Norlina.

Research

JoVE Journal

Engineering

Characterization of Surface Modifications by White Light Interferometry: Applications in Ion Sputtering, Laser Ablation, and Tribology Experiments

אפיון של פני שטח על ידי שינויי Interferometry אור הלבן: יישומים ביון יורקת, אבלציה ליזר, וניסויי Tribology

In materials science and engineering it is often necessary to obtain quantitative measurements of surface topography with micrometer lateral resolution. ...

The Generation of Higher-order Laguerre-Gauss Optical Beams for High-precision Interferometry

הדור אופטי קורים מסדר גבוה Laguerre-גאוס לInterferometry דיוק גבוה

Thermal noise in high-reflectivity mirrors is a major impediment for several  types of high-precision interferometric experiments that aim to reach the  ...

Spatial Separation of Molecular Conformers and Clusters

הפרדה מרחבית של קונפורמרים מולקולריים ואשכולות

Gas-phase molecular physics and physical chemistry experiments commonly use supersonic expansions through pulsed valves for the production of cold ...

Atomic Force Microscopy of Red-Light Photoreceptors Using PeakForce Quantitative Nanomechanical Property Mapping

מיקרוסקופית כוח האטומי של אורות אדומים קולטני אור שימוש במיפוי PeakForce כמותי nanomechanical נכס

Atomic force microscopy (AFM) uses a pyramidal tip attached to a cantilever to probe the force response of a surface. The deflections of the tip can be ...

Phase Diagram Characterization Using Magnetic Beads as Liquid Carriers

שלב תרשים אפיון באמצעות חרוזים מגנטיים כדיסקים נוזליים

Magnetic beads with ~1.9 &#181;m average diameter were used to transport microliter volumes of liquids between contiguous liquid segments with a tube for ...

Measurement of X-ray Beam Coherence along Multiple Directions Using 2-D Checkerboard Phase Grating

מדידת רנטגן Beam קוהרנטיות לאורך כיוונים מרובים באמצעות 2-D דמקה שלב פומפיה

A procedure for a technique to measure the transverse coherence of synchrotron radiation X-ray sources using a single phase grating interferometer is ...

Automation of Mode Locking in a Nonlinear Polarization Rotation Fiber Laser through Output Polarization Measurements

אוטומציה של מצב נעילה בתוך לייזר סיב סיבוב קוי קיטוב באמצעות מדידות קיטוב פלט

When a laser is mode-locked, it emits a train of ultra-short pulses at a repetition rate determined by the laser cavity length. This article outlines a ...

Using Synchrotron Radiation Microtomography to Investigate Multi-scale Three-dimensional Microelectronic Packages

שימוש Synchrotron קרינה Microtomography לחקור חבילות מיקרו-אלקטרוניים תלת ממדי רב היקף

Synchrotron radiation micro-tomography (SR&#181;T) is a non-destructive three-dimensional (3D) imaging technique that offers high flux for fast data ...

Subsurface Defect Localization by Structured Heating Using Laser Projected Photothermal Thermography

לוקליזציה פגם תת קרקעי על ידי חימום מובנה באמצעות לייזר מוקרן Photothermal Thermography

The presented method is used to locate subsurface defects oriented perpendicularly to the surface. To achieve this, we create destructively interfering ...

Electric-field Control of Electronic States in WS2 Nanodevices by Electrolyte Gating

Electric-field Control of Electronic States in WS2 Nanodevices by Electrolyte Gating

פקד שדה חשמלי של הברית אלקטרונית ב- WS Nanodevices2 מאת אלקטרוליט Gating

A method of carrier number control by electrolyte gating is demonstrated. We have obtained WS2 thin flakes with atomically flat surface via scotch tape ...