Name: shaping the amplitude and phase of laser beams by using a phase-only spatial light modulator
Uploaded: 2019-01-28T15:00:00
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इस शोध को Generalitat Valenciana (PROMETEO 2016-079), Universitat Jaume I (युज्) (UJIB2016-19) द्वारा समर्थित किया गया; और Ministerio डे Economía y Competitividad (MINECO) (FIS2016-75618-R) । लेखक femtosecond लेजर के उपयोग के लिए Universitat Jaume I के SCIC के बहुत आभारी हैं ।

1. जटिल फ़ील्ड को एकल चरण तत्व में एंकोडिंग करना
<ol><li>SLM के तकनीकी विनिर्देशों से, इसके स्थानिक रिज़ॉल्यूशन ढूँढें (उदाहरण के लिए १९२० पिक्सेल x १८०० पिक्सेल).</li>
	<li>परिभाषित करें और वांछित आयाम एक(एक्स</e...

<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>

इस प्रोटोकॉल में, चरण-केवल SLM की पिक्सेल चौड़ाई के रूप में व्यावहारिक पैरामीटर्स या कंप्यूटर द्वारा जेनरेट किए गए प्रतिमान के पिक्सेल कक्षों में शामिल पिक्सेल की संख्या, एंकोडिंग पद्धति को सफलतापूर्व...

लगभग सभी लेजर अनुप्रयोगों के प्रकाश के ऑप्टिकल wavefront के प्रबंधन के साथ घनिष्ठ संबंध में हैं । paraxial सन्निकटन में, लेजर विकिरण के साथ जुड़े जटिल क्षेत्र दो शब्दों, आयाम और चरण द्वारा वर्णित किया जा सकता है । इन दो पदों पर नियंत्रण रखने के लिए आवश्यक है दोनों लौकिक और लेजर मुस्कराते हुए की स्थानिक संरचना को संशोधित करेंगे । सामांय में, आयाम और एक लेज़र बीम के चरण ठीक से ऑप्टिकल घटकों के उपयोग सहित कई तरीकों से बदल सकता है कि एक थोक लेंस, बीम बंटवारे से लेकर और विकृत दर्पण या स्थानिक प्रकाश की तरह सबसे जटिल उपकरणों के दर्पण नियन्त्रक. यहां, हम एंकोडिंग और सुसंगत लेजर मुस्कराते हुए, जो दोहरे चरण होलोग्राम सिद्धांत1पर आधारित है की जटिल क्षेत्र के पुनर्निर्माण के लिए एक विधि दिखाने के लिए, और एक आम पथ इंटरफेरोमीटर के उपयोग ।
आजकल, वहां तरीकों की एक विस्तृत विविधता के लिए लेजर बीम2,3,4,5के जटिल क्षेत्रों सांकेतिक शब्दों में बदलना मौजूद है । इस संदर्भ में, चरण और आयाम मॉडुलन उत्पादन करने के लिए कुछ अच्छी तरह से स्थापित तरीकों डिजिटल होलोग्राम6के उपयोग पर भरोसा करते हैं । इन सभी तरीकों में एक आम बात एक स्थानिक ऑफसेट पैदा करने की आवश्यकता है zeroth से वांछित उत्पादन बीम अलग-SLM प्रदर्शन पर प्रकाश की परछाई से आ रहा है । इन तरीकों से मूल रूप से कर रहे है धुरी (आमतौर पर घिसे के पहले विवर्तन आदेश के लिए आवेदन), चरण को सांकेतिक शब्दों में बदलना ही नहीं, लेकिन यह भी आवश्यक आयाम मॉडुलन लागू करने के लिए । विशेष रूप से, आयाम मॉडुलन स्पष्ट रूप से विवर्तन दक्षता नीचा है जो, कद्दूकस करने की ऊंचाई को कम करने के द्वारा किया जाता है । होलोग्राम पुनर्निर्माण की प्रक्रिया ज्यादातर एक अनुमानित हो जाता है, लेकिन सटीक नहीं, आयाम और वांछित जटिल क्षेत्र के चरण के पुनर्निर्माण । सिद्धांत और प्रयोग के बीच विसंगतियों को आयाम जानकारी की एक गलत एंकोडिंग के रूप में के रूप में अच्छी तरह से अंय प्रयोगात्मक पहले विवर्तन आदेश के स्थानिक फ़िल्टरिंग या SLM pixilation प्रभाव के कारण के दौरान हो रहा मुद्दों से दिखाई देते हैं । इसके अलावा, इनपुट बीम की तीव्रता प्रोफ़ाइल उत्पादन शक्ति पर प्रतिबंध लागू कर सकते हैं ।
इसके विपरीत, शुरू की विधि7के साथ, सभी प्रकाश प्रबंधन पर धुरी है, जो देखने के एक प्रयोगात्मक बिंदु से बहुत सुविधाजनक है किया जाता है । इसके अतिरिक्त, यह विचार का लाभ लेता है, paraxial सन्निकटन में, दो समान तरंगों का एक योग के रूप में लेजर बीम के साथ जुड़े जटिल क्षेत्र. आयाम जानकारी इन समान तरंगों के हस्तक्षेप से synthetized है । व्यवहार में, इस तरह के हस्तक्षेप एक दिया इमेजिंग प्रणाली का रूपान्तर विमान में प्रकाश आवृत्तियों के स्थानिक फ़िल्टरिंग द्वारा किया जाता है. पहले, वर्दी तरंगों के साथ जुड़े चरण पैटर्न स्थानिक मल्टीप्लेक्स और एक चरण में इनकोडिंग रहे है केवल SLM (इस इमेजिंग प्रणाली के प्रवेश विमान में रखा) । इसलिए, पूरे ऑप्टिकल सेटअप एक आम पथ इंटरफेरोमीटर के रूप में माना जा सकता है (यांत्रिक कंपन के खिलाफ बहुत मजबूत, तापमान परिवर्तन, या ऑप्टिकल reसंरेखण) । कृपया, ध्यान दें कि abovementioned हस्तक्षेप की प्रक्रिया को वैकल्पिक रूप से अंय ऑप्टिकल लेआउट का उपयोग करके पूरा किया जा सकता है: चरण के एक जोड़े के साथ ही SLMs ठीक से एक ठेठ दो हाथ इंटरफेरोमीटर, या समय से क्रमिक रूप से दो चरण एंकोडिंग के भीतर रखा SLM में पैटर्न (ऑप्टिकल सेटअप में एक संदर्भ दर्पण के पिछले परिचय) । दोनों ही मामलों में, स्थानिक फ़िल्टरिंग की कोई आवश्यकता नहीं है, और फलस्वरूप स्थानिक संकल्प की कोई हानि, ऑप्टिकल प्रणाली की जटिलता में वृद्धि की कीमत पर, साथ ही संरेखण प्रक्रिया । यहां, यह भी बल दिया जाना चाहिए कि इस एंकोडिंग विधि का उपयोग करके, वांछित जटिल क्षेत्र की पूरी स्पेक्ट्रम बिल्कुल रूपान्तर विमान में प्राप्त किया जा सकता है, सभी विवर्तन आदेश लेकिन zeroth एक छानने के बाद ।
दूसरी ओर, विधि की दक्षता कई कारकों पर निर्भर करता है: SLM के निर्माता की विशिष्टताओं (जैसे, भरण फैक्टर, भावना, या विवर्तन दक्षता), इनकोडिंग पैटर्न के आकार, और जिस तरह से पर प्रकाश को पिंग्स पर SLM एक छोटे से मार कोण, या एक बीम अलगानेवाला का उपयोग करके सामांय घटना के साथ प्रतिबिंब () । इस बिंदु पर, उचित प्रायोगिक शर्तों के तहत, मापा कुल प्रकाश दक्षता से अधिक 30% हो सकता है । हालांकि, ध्यान दें कि कुल प्रकाश दक्षता सिर्फ SLM के उपयोग के कारण ५०% से कम हो सकता है । ऑप्टिकल सेटअप के भीतर यादृच्छिक या विसारक तत्वों की कमी की अनुमति देता है आयाम और सुसंगत शोर (बिंदु) के बिना चरण पैटर्न के वापस लाने । अन्य महत्वपूर्ण पहलुओं से बात करने के लिए एक सीधा संहिताकरण एल्गोरिथ्म के उपयोग के बजाय चलने प्रक्रियाओं और SLM की आवृत्ति ताज़ा समय पर मनमाने ढंग से और स्वतंत्र आयाम और चरण मॉडुलन प्रदर्शन करने की क्षमता कर रहे हैं (अप करने के लिए वर्तमान तकनीक के अनुसार सैकड़ों हर्ट्ज).
सिद्धांत रूप में, विधि7 इनपुट विमान तरंगों के साथ इस्तेमाल किया जा करने के लिए करना है, लेकिन यह उस तक ही सीमित नहीं है । उदाहरण के लिए, यदि एक गाऊसी बीम SLM मार रहा है, यह SLM में एक अनुकूल आयाम पैटर्न एंकोडिंग द्वारा प्रणाली के उत्पादन में अपनी विकिरण आकार को संशोधित करने के लिए संभव है । हालांकि, के रूप में उत्पादन बीम की तीव्रता किसी भी आड़ा स्थिति (एक्स, वाई) पर है कि इनपुट बीम से अधिक नहीं कर सकते, आयाम का आकार देने तीव्रता नुकसान एक आंशिक रूप से विनाशकारी हस्तक्षेप की प्रक्रिया से उत्पंन द्वारा किया जाता है ।
एंकोडिंग विधि7 रेखांकित सिद्धांत इस प्रकार है । किसी भी जटिल फ़ील्ड का प्रतिनिधित्व प्रपत्र U(x,y)= A(x,y)eiφ(x,y ) के रूप में भी फिर से लिखा जा सकता है:
<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/59158/59158eq1.jpg">1
जहां
<img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/59158/59158eq2.jpg">2
<img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/59158/59158eq3.jpg">3
समीकरणों में 1-3, आयाम और चरण के दो आयामी जटिल फ़ील्ड U(x,y)एक द्वारा दिया जाता है(x, y) और φ(x,y), क्रमशः । ध्यान दें कि, एक अधिकतम शर्तें ( एक(x,y) की अधिकतम) और B = amax/2 आड़ा निर्देशांक (x,y)पर निर्भर नहीं है । सिद्धांत से, अगर हम एकअधिकतम= 2, तो ख = 1 सेट। इसलिए, जटिल क्षेत्र यू(एक्स,वाई) प्राप्त किया जा सकता है, एक सरल तरीके से, वर्दी तरंगों के सुसंगत राशि से मैंϑ(एक्स,वाई) और हो iθ (x,y)। व्यवहार में, यह एक आम पथ इंटरफेरोमीटर एक चरण तत्व α(एक्स,वाई), एक इमेजिंग प्रणाली के इनपुट विमान में रखा से बना के साथ पूरा किया है । सिंगल फेज एलिमेंट फेज टर्म ϑ(एक्स,वाई) के स्थानिक मल्टीप्लेक्स द्वारा निर्माण किया गया है
और θ (x,y) दो आयामी बाइनरी घिसे (चेकरबोर्ड पैटर्न) एम1(एक्स,वाई) और एम2(एक्स,वाई) की मदद से निम्नानुसार
<img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/59158/59158eq4.jpg">4
इसलिए
<img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/59158/59158eq5.jpg">5
ये बाइनरी पैटर्न 1एम(एक्स,वाई) + एम2(एक्स,वाई) = 1 शर्त को पूरा । ध्यान दें कि, वर्दी तरंगों के हस्तक्षेप नहीं हो सकता है अगर हम इस चरण तत्वα(एक्स,वाई) में निहित जानकारी मिश्रण नहीं है । वर्तमान विधि में, यह एक स्थानिक सभी विवर्तन आदेश लेकिन zeroth एक ब्लॉक करने में सक्षम फिल्टर का उपयोग करके किया जाता है । इस तरह, रूपान्तर के विमान में फ़िल्टरिंग प्रक्रिया के बाद, स्पेक्ट्रम एच(यू,वी)= F{eiα(x,y)} एंकोडेड चरण का समारोह जटिल क्षेत्र F{U(x,y)} के स्पेक्ट्रम से संबंधित है अभिव्यक्ति द्वारा
<img alt="Equation 6" src="/files/ftp_upload/59158/59158eq6.jpg">6
Eq. (6) में, (यू,वी) आवृत्ति डोमेन में निर्देशांक निरूपित, पी(यू,वी) स्थानिक फिल्टर के लिए रखती है, जबकि एक दिया समारोह Θ(एक्स,वाई) के रूपान्तर रूपांतरण के रूप में प्रतिनिधित्व किया है च {Θ(x,y)} । Eq. (6) से, यह इस प्रकार है कि, इमेजिंग प्रणाली के उत्पादन विमान में, पुनर्प्राप्त जटिल क्षेत्र यू(एक्स,वाई), (निरंतर कारकों पर विचार किए बिना), बढ़ाया और स्थानिक के कनवल्शनफ़िल्टर्स द्वारा दिया जाता है फ़िल्टर मास्क के रूपान्तर रूपांतर के साथ औंधा जटिल फील्ड यू(एक्स,वाई) । यह है:
<img alt="Equation 7" src="/files/ftp_upload/59158/59158eq7.jpg">7
Eq. (7) में, कनवल्शनफ़िल्टर्स आपरेशन प्रतीक <img alt="Equation 10" src="/files/ftp_upload/59052/59052eq10.jpg"> </img>द्वारा चिह्नित है, और शब्द पत्रिका इमेजिंग प्रणाली के आवर्धन का प्रतिनिधित्व करता है । इसलिए, आयाम और यू(एक्स,वाई) के चरण पूरी तरह से कनवल्शनफ़िल्टर्स आपरेशन के कारण स्थानिक संकल्प के कुछ नुकसान के अलावा, उत्पादन विमान में प्राप्त होता है ।

<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

इस अनुच्छेद के उद्देश्य नेत्रहीन जटिल सुसंगत लेजर विकिरण के साथ जुड़े क्षेत्रों एंकोडिंग के लिए एक interferometric विधि के उपयोग को प्रदर्शित है । विधि दो समान तरंगों के सुसंगत राशि पर आधारित है, पहले एक चरण में इनकोडिंग केवल स्थानिक प्रकाश मॉडुलन (SLM) उनके चरणों के स्थानिक मल्टीप्लेक्स द्वारा । यहाँ, हस्तक्षेप की प्रक्रिया कुछ इमेजिंग प्रणाली का रूपान्तर विमान में प्रकाश आवृत्तियों के स्थानिक फ़िल्टरिंग द्वारा किया जाता है. इस विधि के सही कार्यांवयन मनमाना चरण और आयाम जानकारी ऑप्टिकल प्रणाली के उत्पादन में प्राप्त करने की अनुमति देता है ।
यह एक पर धुरी है, बल्कि बंद से धुरी एंकोडिंग तकनीक, एक प्रत्यक्ष प्रसंस्करण एल्गोरिथ्म के साथ (नहीं एक चलने पाश), और सुसंगत शोर से मुक्त (बिंदु) । जटिल क्षेत्र बिल्कुल ऑप्टिकल प्रणाली के उत्पादन में प्राप्त किया जा सकता है, आवृत्ति फ़िल्टरिंग प्रक्रिया के कारण संकल्प के कुछ नुकसान के अलावा । विधि की मुख्य सीमा SLM की ताज़ा दर से अधिक आवृत्ति दरों पर काम करने के लिए अक्षमता से आ सकता है । आवेदन में शामिल हैं, लेकिन करने के लिए सीमित नहीं हैं, रैखिक और गैर रेखीय माइक्रोस्कोपी, बीम को आकार देने, या लेजर सूक्ष्म सामग्री सतहों के प्रसंस्करण.

कार्यरत चरण-केवल SLM के स्थानिक संकल्प १९२० पिक्सल x १०८० पिक्सल है, 8 µm की पिक्सेल पिच के साथ । चयनित आयाम एक(एक्स,वाई) और चरण φ(एक्स,वाई) जटिल क्षेत्र के दो अलग ग्रे स्तर अच्छ?...

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

आयाम और एक चरण केवल स्थानिक प्रकाश मॉडुलन का उपयोग करके लेजर बीम के चरण को आकार देने

हम एक एकल चरण तत्व का उपयोग करके लेजर बीम के जटिल क्षेत्र सांकेतिक शब्दों में बदलना करने के लिए कैसे दिखाते हैं । एक आम-पथ इंटरफेरोमीटर अंत में एक ऑप्टिकल इमेजिंग प्रणाली के उत्पादन में वांछित जटिल क्षेत्र पैटर्न प्राप्त करने के लिए केवल स्थानिक प्रकाश मॉडुलन चरण में प्रदर्शित जानकारी मिश्रण करने के लिए कार्यरत है.

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

यह प्रोटोकॉल सिर्फ एक डिफ्रैक्टिक ऑप्टिकल तत्व का उपयोग करके बीम को आकार देने या स्थानिक इको हेलो लेजर बीम करने के लिए उपयोगी हो सकता है और इसे चरण-केवल स्थानिक आंख मॉड्यूलेट में कॉल करता है। तकनीक है कि यह प्रोटोकॉल बनाया है आप एक सरल लेकिन उच्च गूंज घनत्व, स्थानिक रूप से संशोधित करने और सूक्ष्म मामूली करने में सक्षम है, दोनों लेजर बीम के चरण से बेहतर है, एक साथ देता है । एक स्थानिक प्रकाश मॉड्यूलर और कंप्यूटर का उपयोग कर जटिल क्षेत्र को एन्कोड करें।अपने तकनीकी विशिष्टताओं से प्रकाश मॉड्यूलर स्थानिक संकल्प का पता लगाएं। इसके बाद, आयाम और चरण पैटर्न को परिभाषित करने के लिए कंप्यूटर पर जाएं। 0 से 255 तक के मूल्यों के साथ, ग्रे स्तर प्रारूप में एक डिजिटल छवि के रूप में वांछित आयाम पैटर्न को परिभाषित करें।वांछित चरण पैटर्न के लिए, इसे ग्रे स्तर प्रारूप में दो से अधिक दो से अधिक पीआई तक नकारात्मक पीआई से लेकर मूल्यों के साथ परिभाषित करें। चरण और आयाम परिभाषित के साथ, कंप्यूटर इन दो अलग-अलग चरण पैटर्न उत्पन्न करता है, समीकरणों का उपयोग करके दो और तीन। ध्यान दें कि एक अधिकतम दो के लिए सेट है।स्थानिक प्रकाश मॉड्यूलर डिस्प्ले के बराबर स्थानिक संकल्प के साथ दो, दो आयामी बाइनरी ग्रेडिंग को भी परिभाषित करें। ये चेकरबोर्ड पैटर्न के रूप में दिखाई देते हैं, जो एक वर्ग द्वारा लंबवत या क्षैतिज रूप से स्थानांतरित हो जाते हैं ताकि जब वे स्थान पर होते हैं तो वे ऊंचाई के साथ एक समान पैटर्न का उत्पादन करते हैं। पिक्सेल क्रॉसटॉक के प्रभाव को कम करने में मदद करने के लिए, बाइनरी चरण ग्रेडिंग के लिए चेकरबोर्ड पैटर्न के अन्य जोड़े उत्पन्न करें, जिसमें विभिन्न पिक्सेल कोशिकाओं की संख्या में वृद्धि हुई है।पिक्सेल की कुल संख्या समान और स्थानिक प्रकाश मॉड्यूलर के स्थानिक संकल्प के बराबर होनी चाहिए। एकल चरण तत्व का निर्माण करने के लिए, प्रत्येक बाइनरी ग्रेडिंग को एक अलग चरण अवधि के साथ जोड़ा जाता है। फिर प्रत्येक जोड़ी को स्थानिक रूप से मल्टीप्लेक्स करें और परिणाम जोड़ें।यह पिक्सेल सेल आकार एक के साथ पहले परिभाषित चरणों और ग्रेडिंग के लिए चरण तत्व है। ध्यान दें कि पिक्सेल सेल आकार बदलने से अंतिम एकल चरण तत्व के स्थानिक संकल्प पर प्रभाव पड़ता है। यह योजनाबद्ध प्रयोग के लिए प्रारंभिक सेटअप का अवलोकन प्रदान करता है।सीसीडी कैमरा रखने के लिए एक स्थानिक प्रकाश मॉड्यूलर रखें। एक कोलिमेटेड रैखिक ध्रुवीकृत हो, स्थानिक रूप से सुसंगत लेजर बीम एक बीम स्प्लिटर में जाता है जो बीम को स्थानिक प्रकाश मॉड्यूलर पर रीडायरेक्ट करता है। स्थानिक प्रकाश मॉड्यूलर से प्रकाश बीम स्प्लिटर के माध्यम से 44F ऑप्टिकल छवि प्रणाली में गुजरता है।इमेजिंग सिस्टम के आउटपुट प्लेन में सीसीडी रखें। यह सेटअप है जैसा कि बेंच पर दिखाई देता है । लेजर बीम अपने आकार को समायोजित करने के लिए एक बीम विस्तारक के माध्यम से गुजरता है।दो दर्पण आउटपुट बीम को बीम स्प्लिटर पर निर्देशित करते हैं। यहां स्थानिक प्रकाश मॉड्यूलर के सामने बीम स्प्लिटर है। दो लेंस एक सीसीडी कैमरे पर स्थानिक प्रकाश मॉड्यूलर से प्रकाश ध्यान केंद्रित ।ऑप्टिकल सिस्टम स्थापित करते समय, कंप्यूटर जनित चरण पैटर्न को सबसे कम पिक्सेल सेल के साथ प्रकाश मॉड्यूलर को भेजें। ऑप्टिकल धुरी के साथ कई अलग-अलग पदों पर रखे सीसीडी कैमरे के साथ चरण पैटर्न छवि। सबसे अच्छा संकल्प के साथ स्थिति के रूप में द्वारा उत्पादन विमान की पहचान करें।सबसे अच्छा संकल्प के साथ जुड़े स्थिति पर कैमरा सुरक्षित। अगले ऑप्टिकल पथ में पहले लेंस के फोकल विमान में एक परिपत्र आईरिस रखें, लेजर बीम के साथ केंद्रित। फिर, आइरिस अपर्चर को अलग करते हुए स्थानिक प्रकाश मॉड्यूलर से चरण पैटर्न को छवि देने के लिए सीसीडी कैमरे का उपयोग करें।आइरिस एपर्चर को उस स्थिति में समायोजित करें जिसमें सबसे अच्छा स्थानिक संकल्प है। इसके बाद, क्रॉसटॉक को कम करने के लिए इसी तरह के कदम उठाएं। स्थानिक प्रकाश मॉड्यूलर पर चरण तत्व में विभिन्न पिक्सेल सेल आकारों के साथ प्रयोग करें।प्रत्येक के लिए, एपर्चर आकार का चयन करें जो सीसीडी कैमरे पर उच्चतम रिज़ॉल्यूशन इमेज देता है। क्रॉसटॉक को कम करने के लिए, पिक्सेल सेल साइज और आईरिस अपर्चर चुनें जो उच्चतम स्थानिक रिज़ॉल्यूशन की अनुमति देता है। माप के लिए ध्रुवीकरण आधारित चरण स्थानांतरण तकनीक का उपयोग करें।स्थानिक प्रकाश मॉड्यूलर से ठीक पहले एक ऑप्टिकल ध्रुवीकरण रखें। कैमरे पर चरण तत्व छवि, और सीसीडी कैमरे में सबसे तेज और सबसे धुंधला छवियों के अनुरूप कोण के लिए खोज की कल्पना करके, ध्रुवीकरण के रोटेशन कोण सेट । ध्रुवीकरण को दो कोणों के बीच ठीक करें।इसके बाद, कल्पना प्रणाली के पीछे विमान के बाद दूसरा ध्रुवीकरण कैमरे के सामने रखें। सीसीडी कैमरे में सबसे तेज और सबसे धुंधली छवियों के अनुरूप कोणों की खोज करके इसके रोटेशन कोण सेट करें। इन दोनों कोणों के बीच ध्रुवीकरण कोण को ठीक करें।अब, आउटपुट प्लेन में कैमरे को बनाए रखते हुए इंटरफेरोग्राम रिकॉर्ड करें। चरण तत्व के लिए शून्य रेडियन के मैट्रिक्स में और इसे स्थानिक प्रकाश मॉड्यूलर पर भेजें। सीसीडी के साथ संबंधित छवि रिकॉर्ड करें।दूसरे इंटरफेरोग्राम के लिए, चरण तत्व में दो रेडियन पर पीआई का मैट्रिक्स जोड़ें और इसे स्थानिक प्रकाश मॉड्यूलर में भेजें। सीसीडी कैमरे से अपनी इमेज रिकॉर्ड करें। चरण तत्व में पीआई रेडियंस का मैट्रिक्स जोड़ें और सीसीडी कैमरे के साथ अपने इंटरफेरोग्राम को रिकॉर्ड करने के लिए इसे स्थानिक प्रकाश मॉड्यूलर पर भेजें।अंत में, चरण तत्व में दो रेडियन पर तीन पीआई का मैट्रिक्स जोड़ें। कैमरे के साथ चौथे इंटरफेरोग्राम को रिकॉर्ड करने के लिए स्थानिक प्रकाश मॉड्यूलर में इसका उपयोग करें। एक बार इंटरफेरोग्राम रिकॉर्ड होने के बाद, डेटा को कंप्यूटर में स्थानांतरित करें।यहां, प्रत्येक इंटरफेरोग्राम उस क्रम द्वारा लेबल किया गया है जिसमें दर्ज किया गया था। शून्य मैट्रिक्स से दो मैट्रिक्स पर तीन पीआई तक शामिल एक से। यह जटिल क्षेत्र का पुनः प्राप्त आयाम है।इसे खोजने के लिए, इस अभिव्यक्ति को लागू करें, जो इंटरफेरोग्राम डेटा का उपयोग करता है। जटिल क्षेत्र के चरण को पुनः प्राप्त करने के लिए, इंटरफेरोग्राम डेटा के साथ इस अभिव्यक्ति का मूल्यांकन करने के लिए शेष कोड को लागू करें। यह छवि एक प्रयोग के लिए जटिल क्षेत्र के आयाम को परिभाषित करती है।यह छवि इसके चरण को परिभाषित करती है। चरण स्थानांतरण तकनीक को शून्य द्वारा स्थानांतरित चरणों का उपयोग करके इंटरफेरोग्राम को मापने की आवश्यकता होती है, दो से अधिक पीआई, पीआई, और तीन पीआई दो रेडियंस पर। ये इंटरफेरोग्राम सीधे एल्गोरिदम का उपयोग करके आयाम और जटिल क्षेत्र के चरण दोनों को पुनः प्राप्त करने की अनुमति देते हैं।मैं आपको कदम-दर-कदम जाने की सलाह ताँसे आगे बढ़ाता हूं। सरल आयाम और चरण पैटर्न के साथ शुरू करें, और मुख्य रंगान जैसे पूरक कार्यों सहित हमारे प्रोटोकॉल विवरणों पर ध्यान दें। कृपया ध्यान दें कि आईरिस पक्ष चयनात्मक टुकड़े पर ही निर्भर करता है।हालांकि बहुत अधिक वृद्धि पिक्सेल सेल काफी प्राप्त जटिल क्षेत्र के स्थानिक संकल्प को कम कर सकते हैं । विशेष आवेदन प्राप्त करने के लिए आदेशों में यह एकल विधि, लेकिन इसका उपयोग वेस्टबरी किसी भी आकार देने के उद्देश्यों के लिए किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, माइक्रो प्रोसेसिंग मूव सामग्री या नॉर्लिना माइक्रोस्कोपी को बढ़ाने के लिए।

Research

JoVE Journal

Engineering

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

आयन Sputtering में अनुप्रयोग, लेजर पृथक, ट्राइबोलॉजी और प्रयोगों सफेद लाइट इंटरफेरोमेट्री संशोधनों सतह की विशेषता

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

उच्च परिशुद्धता इंटरफेरोमेट्री के लिए उच्च आदेश Laguerre-गॉस ऑप्टिकल बीम की पीढ़ी

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

आणविक अनुरूप और समूहों का स्थानिक पृथक्करण

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

PeakForce मात्रात्मक Nanomechanical गुण मैपिंग का उपयोग रेड लाइट photoreceptors की परमाणु शक्ति माइक्रोस्कोपी

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

चरण आरेख विशेषता तरल वाहक के रूप में चुंबकीय मोतियों का उपयोग

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

कई दिशाओं के साथ एक्स-रे किरण जुटना के मापन 2-डी बिसात चरण झंझरी का उपयोग

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

आउटपुट ध्रुवीकरण माप के माध्यम से एक nonlinear ध्रुवीकरण रोटेशन फाइबर लेजर में मोड लॉकिंग का स्वचालन

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

बहु पैमाने तीन आयामी शास्त्रीय पैकेज जांच सिंक्रोट्रॉन विकिरण का प्रयोग Microtomography

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

लेजर अनुमानित फोटॉर्शमल थर्माइफीज़ का उपयोग करके संरचित ताप द्वारा उपसतह दोष स्थानीयकरण

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

इलेक्ट्रोलाइट गेटिंग द्वारा WS2 Nanodevices में इलेक्ट्रॉनिक राज्यों के बिजली क्षेत्र नियंत्रण

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