Genlik ve lazer ışınları aşaması bir salt faz mekansal ışık modülatörü kullanarak şekillendirme

Işık optik wavefront yönetimi ile yakın ilişki içinde hemen hemen tüm Lazer uygulamalardır. Paraxial yaklaşım lazer radyasyon ile ilişkili karmaşık alan iki dönem, genlik ve faz tarafından tanımlanabilir. Bu iki dönem denetiminizden olduğunu zamansal ve lazer ışınları kayma yapısını değiştirmek için gerekli olacaktır. Genel olarak, genlik ve lazer ışını aşaması düzgün optik bileşenlerinin kullanımı da dahil olmak üzere çeşitli yöntemlerle bu aralıktaki tek toplu lensler, ışın kırma ve aynalar mekansal ışık ya da deforme aynalar gibi en karmaşık cihazlara değiştirilebilir modülatörler. İşte, kodlama ve tutarlı lazer ışınları, Çift fazlı hologram teorisi¹üzerinde dayalı karmaşık alanında ve bir ortak yol Girişmölçeri kullanımı yeniden yapılandırma yöntemi göstermektedir.

Günümüzde çok çeşitli lazer ışınları^2,3,4,5karmaşık alanlar kodlamak için yöntemler bulunmaktadır. Bu bağlamda, faz ve genlik Modülasyonu üretmek için köklü bazı yöntemler dijital hologram⁶kullanımı güveniyor. Tüm bu yöntemler bir ortak SLM sergilenen ışığın yansıması gelen sıfırıncı siparişinden istediğiniz çıktı ışın ayırmak için bir kayma uzaklığı oluşturma gerekliliğini noktasıdır. Bu Yöntemler temel olarak (genellikle ızgara ilk kırınım sırasını uygulamak), eksen dışı faz ızgara sadece faz kodlamak için aynı zamanda gerekli genlik Modülasyonu tanıtmak için istihdam. Özellikle, genlik Modülasyonu dağınık şekilde açıkça kırınım verimliliği alçaltır ızgara yüksekliği düşürerek gerçekleştirilir. Hologram yeniden yapılanma süreci çoğunlukla yaklaşık ama değil tam bir yeniden yapılanma genlik ve fazlı istenen karmaşık alanının alır. Teori ve deney arasındaki farklılıkları bir yanlış genlik bilgi hem de ilk kırınım siparişinin veya SLM pixilation etkileri nedeniyle kayma süzme sırasında oluyor diğer deneysel sorunları kodlama üzerinden görünür gibi görünüyor. Buna ek olarak, giriş ışınının yoğunluğunu profil çıkış gücü kısıtlamalar ortaya çıkarabilir.

Buna ek olarak, ile tanıtılan Yöntem⁷, tüm ışık yönetimi eksen üzerinde deneysel bir bakış açısından çok uygun olduğu kabul edilmiştir. Ayrıca, dikkate alınarak, paraxial yaklaşık iki tek tip dalgalar bir toplamı olarak lazer ışınları ile ilişkili karmaşık alan yararlanır. Bu tek tip dalgalar girişim tarafından synthetized genlik bilgilerdir. Uygulamada, böyle bir girişim Fourier uçak görüntüleme sisteminin hafif frekanslarda kayma süzme yoluyla gerçekleştirilir. Daha önce tek tip dalgaları ile ilgili faz desen dağınık şekilde multiplexed ve sadece faz SLM (Bu görüntüleme sisteminin giriş uçağa yerleştirilen) içine kodlanmış. Bu nedenle, tüm optik kurulum bir ortak yol Girişmölçeri (çok mekanik titreşimler, sıcaklık değişiklikleri veya optik misalignments karşı sağlam) olarak kabul edilebilir. Unutmayın, yukarıda belirtilen girişim işlemi alternatif olarak diğer optik düzenleri kullanılarak yapılabilir: sadece faz SLMs düzgün yerleştirilmiş tipik bir iki kollu Girişmölçeri içinde veya ardışık olarak kodlama zaman bir çift ile ikinci aşama kalıpları içine SLM (Optik Kurulum başvurusu aynaya önceki giriş). Her iki durumda da, kayma filtreleme zorunluluktur ve optik sistemi, hem de hizalama işlemi karmaşıklığı artan pahasına uzaysal çözünürlük, sonuç olarak hiçbir kaybı yoktur. Burada, aynı zamanda bu kodlama yöntemini kullanarak, istenen karmaşık alan tam spektrum tam olarak alındı , Fourier uçak tüm kırınım siparişleri ama sıfırıncı bir süzme sonra olabilir vurgulanmalıdır.

Öte yandan, yönteminin etkinliğinin çeşitli faktörlere bağlıdır: SLM (örneğin, Dolgu faktörü, yansıtma veya kırınım verimliliği), kodlanmış desen ve hangi ışık gelmesi üzerine yol boyutunu üreticinin özellikleri SLM (yansıması bir küçük vurma açı veya bir ışın ayırıcı kullanarak normal insidans ile). Bu noktada, uygun deneysel koşullar altında ölçülen toplam ışık verimi % 30 daha fazla olabilir. Ancak, sadece SLM kullanımı nedeniyle toplam ışık verimi % 50’den az olabilir unutmayın. Rasgele eksikliği veya difüzör öğeleri içinde optik kurulum sağlar tutarlı gürültü (çil) olmadan genlik ve faz kalıpları alınıyor. Yinelemeli yordamlar ve keyfi ve bağımsız genlik ve faz modülasyonu frekansta biçimde gerçekleştirememesine SLM zaman (ilâ yenilemek yerine doğrudan kodlama algoritma kullanımı işaret etmek diğer önemli yönleri vardır yüzlerce hertz mevcut teknoloji göre).

Prensip olarak, yöntem⁷ giriş uçak dalgaları ile kullanılmak üzere tasarlanmıştır, ancak bununla sınırlı değildir. Örneğin, Eğer bir Gauss ışını SLM vuruyor, SLM uygun genlik desen kodlayarak çıkış sistemi, onun olma şekli değiştirmek mümkündür. Çıktı ışın yoğunluğunu bu enine herhangi bir pozisyonda (x, y) giriş demetinin uzun olamaz, ancak, genliği şekillendirme kısmen yıkıcı girişim işlemi tarafından oluşturulan yoğunluğu kayıplar gerçekleştirilir.

Kodlama yöntemi⁷ altını teorisi aşağıdaki gibidir. Form U(x,y)= A(x,y)e^φben(x,y) temsil herhangi bir karmaşık alan olarak yeniden yazılabilir:

(1)

nerede

(2)

(3)

1-3, genlik ve faz iki boyutlu kompleks denklemlerde U(x,y)A tarafından verilir(x,y) ve φ(x,y), sırasıyla alan. Unutmayın, bir_{en fazla} (maksimum) A(x,y) ve B şartlar = bir_max/2 enine koordinatlarına bağlı değildir (x,y). Biz ayarlarsanız teorisi üzerinden bir_max2, sonra B = =1. Bu nedenle, karmaşık alan U(x,y), basit bir şekilde elde edilebilir, tek tip dalgalar ^benϑolmak^(x,y) ve tutarlı toplamına olmak ^{iθ (x,y)}. Uygulamada, bu bir görüntüleme sisteminin giriş uçağa yerleştirilen bir tek fazlı öğe α(x,y), oluşan bir ortak yol Girişmölçeri ile gerçekleştirilir. Monofaze öğe faz şartları ϑ(x,y) uzamsal çoklama tarafından inşa edilmiştir

ve θ (x,y) iki boyutlu ikili kafes bezi (dama desenleri) yardımıyla M₁(x,y) ve M₂(x,yaşağıdaki gibi)

(4)

Bu nedenle,

(5)

Bu ikili kalıpları yerine getirmek koşulu M₁(x,y) + M₂(x,y) = 1. Aşama öğeαiçinde (x,y) yer alan bilgiler karıştırmayın Eğer üniforma dalgalar girişim mümkün değil, dikkat edin. Mevcut yönteminde, bu kayma filtre tüm kırınım siparişleri ama sıfırıncı bir engelleyebilir kullanarak yapılır. Bu şekilde, Fourier uçak, spektrum H(u,v), filtre uygulama işlemi sonraF ={e^iα(x,y)} kodlanmış aşaması işlev ifade tarafından karmaşık alan Fspektrum {U(x,y)} için ilişkili olduğunu

(6)

EQ (6), içinde (u,v) bir verilen işlevi Θ(x,y) Fourier dönüşümü formunda gösterilir ise P(u,v) kayma filtre için tutar koordinatları frekans etki alanında göstermek F {Θ(x,y)}. EQ (6), dan, görüntüleme sistemi (olmadan sürekli faktörler göz önüne alınarak) tarihinde erişilmiştir karmaşık alan U_RET(x,y), çıkış boyutunda, takip, evrişim tarafından büyütülmüş ve dağınık şekilde verilir karmaşık alan U(x,y) filtre maskesi Fourier dönüşümü ile ters. Yani:

(7)

EQ (7), evrişim işlem simgesi ile gösterilir ve Mag temsil eden görüntüleme sistemi büyütme terimi. Bu nedenle, genlik ve U(x,y) aşaması tamamen alınmadan Uzaysal Çözünürlük evrişim işlemi nedeniyle kaybı dışında çıkış uçak.