Синтез голограмм для генерации оптических вихрей
ВВЕДЕНИЕ
Основная задача ВКР – это исследование такого явления, как оптический вихрь, и изучение методов их генерации. В особенности, нас интересует компьютерное синтезирование интерференционных картин, содержащих винтовые дислокации.
Распространяясь в неоднородных средах, свет претерпевает искажения. Эти искажения приводят к снижению качества оптического изображения, плотности потока излучения и т.п. В оптике и оптической технике очень важной является задача обеспечения высокого качества изображения. Однако в следствии случайных внешних воздействий волновой фронт искажается.
Изучением методов устранения таких нерегулярных искажений (аберраций) занимается такой раздел оптики, как адаптивная оптика.
В данной работе рассмотрен анализ оптических вихрей с использованием установки для генерации оптических вихрей. Рассмотрены принципы и методы компьютерной голографии, преимущества в области адаптивной оптики.
В среде программирования MatLab были сгенерированы компьютерно-синт
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 9
1 ГЕНЕРАЦИЯ ОПТИЧЕСКИХ ВИХРЕЙ ПРОСТРАНСТВЕННЫМИ МОДУЛЯТОРАМИ СВЕТА 10
1.1 Устройство и принцип работы ЖК-модулятора 11
1.2 Чувствительность к записывающему излучению 16
1.3 Быстродействие 23
1.4 Генерация оптических вихрей при помощи ЖК-модулятора 25
2 КОМПЬЮТЕРНАЯ ГОЛОГРАФИЯ 28
2.1 Основные сведения 29
2.2 Синтез голограмм 29
2.3 Голограмма Фурье 34
3 СИНТЕЗ МАСКИ-ИНТЕРФЕРОГРАММЫ 36
3.1 Методы регистрации ВД 36
3.2 Оптические вихри в случайно-неоднородных средах 38
3.3 Генерация винтовых полей в лазерах 40
3.4 Создание оптических вихрей с помощью компьютерных голограмм 43
3.5 Способы получения пучков, несущих оптические вихри 45
3.6 Моды Лагерра-Гаусса 46
4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 50
5 СПЕЦИАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ 59
5.1 Общие сведения о лазерном излучении 59
5.2 СаНПиН 5804-91 применимо к работе с лазерами 62
5.3 СаНПиН 1.2.3685-21 применимо к работе с лазерами 70
5.4 СП 2.2.3670-20 применимо к работе с лазерами 72
5.5 Знаки и надписи 73
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 75
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 76
ПРИЛОЖЕНИЕ А 78
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 79
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Амосова Л.П., Коншина Е.А., Костомаров Д.С., Федоров М.А. Электроуправляемое двулучепреломление в нематических кристаллах: учеб. пособие. Спб.: изд-во ИТМО, 2010. 64 с.
2. Аксенов В.П. Формирование оптических вихрей с помощью голограмм с асимметричным профилем штриха / В.Ю. Венедиктов, А.А. Севрюгин, И.М. Турсунов. Оптика и спектроскопия. 2018, том 124, № 2.
3. Корешев С.Н. Основы голографии и голограммной оптики: учеб. пособие. СПб.: Изд-во СПбГУ ИТМО, 2009. 97 с.
4. В. И. Власенко. Глава III. Интегральная фотография. Техника объёмной фотографии / А. Б. Долецкая. — М.: «Искусство», 1978.
5. Венедиктов В.Ю. Голографические датчики волнового фронта. Фотоника. 2016, №55.
6. Орлов В.В. Голографический модовый датчик волнового фронта с увеличенным числом изменяемых мод. Квантовая электроника. 2017, том 47, №8.
7. Вест Ч. Голографическая интерферометрия. М.: Мир, 1982. 540 с.
8. Островский Ю.И., Бутусов М.М., Островская В.Г. Голографическая интерферометрия. М.: Наука, 1977. 336 с.
9. Alicia V. Carpentier, Humberto Michinel, José R. Salgueiro. Making optical vortices with computer-generated holograms. Am. J. Phys., Vol. 76, No. 10, October 2008.
10. K.N. Gavril'eva, A. Mermoul, A.A. Sevryugin, E.V. Shubenkova, M. Touil, I.M. Tursunov, E.A. Efremova, V.Yu. Venediktov. Detection of optical vortices using cyclic, rotational and reversal shearing interferometers. Optics and Laser Technology (2019).
11. Нагибина И.М. Интерференция и дифракция света. Л.: Машиностроение, Ленингр., 1985, 332 с.
12. Априль Ж., Арсено А., Баласубраманьян Н. и др. Оптическая голография: Пер. с англ. /Под ред. Г. Колфилда. – М.: Мир, 1982. Т.2, 730 с.
13. Франсон М. Голография. М.: Мир, 1972.
14. Островский Ю.И., Бутусов М.М., Островская В.Г. Голографическая интерферометрия. М.: Наука, 1977. 336 с.
15. Баттерс Дж. Голография и ее
Голографическое изображение может быть создано, например, путем цифрового вычисления голографической интерференционной картины и печати ее на маске или пленке для последующего освещения подходящим источником когерентного света.
Компьютерные голограммы имеют то преимущество, что объекты, которые кто-то хочет показать, не обязательно должны обладать какой-либо физической реальностью (создание полностью синтетической голограммы). С другой стороны, если голографические данные существующих объектов генерируются оптическим способом, но записываются и обрабатываются в цифровом виде и впоследствии выводятся на дисплей, это также называется CGH.
2.1 Основные сведения
В качестве альтернативы голографическое изображение можно оживить с помощью голографического 3D-дисплея (дисплея, который работает на основе интерференции когерентного света), минуя необходимость изготовления каждый раз «печатной ко