Alqoritmlə idarə olunan işıq sahəsi inqilabı: SLM Texnologiyası Ağıllı Optikanın Yeni Erasına gətirib çıxarır

Məkan işıq modulatoru (SLM) əsasən işıq dalğalarının amplitudasının, fazasının və ya qütbləşmə vəziyyətinin fəzada paylanmış modulyasiyasını həyata keçirə bilən dinamik optik cihazdır. Bizim özümüz tərəfindən hazırlanmış SLM məhsulları, gələn işıq dalğalarının dəqiq tənzimlənməsinə nail olmaq üçün elektrik siqnalları vasitəsilə maye kristal molekullarının təşkilinə nəzarət etmək üçün silikon əsaslı maye kristal texnologiyasından istifadə edir. Bu dəqiq idarəetmə qabiliyyəti Spatial Light Modulator-u (SLM) optik sistemlər daxilində "ağıllı kətan" edir. O, optik yol daxilində müxtəlif mürəkkəb işıq sahəsi paylamalarını yarada bilir.

Prinsipoffəza işıq modulatoru

Amplituda Tipli Məkan İşıq Modulyatoru TSLM023-A

Amplituda Məkan İşıq Modulyatoru (SLM) maye kristalların optik fırlanma effekti və polarizatorun söndürmə effekti vasitəsilə amplituda modulyasiyasına nail olur.

Faza tipli məkan işıq modulatoru FSLM-2K73-P03HR

Faza tipli Məkan İşıq Modulyatoru (SLM) maye kristal molekulların düzülmə istiqamətini dəyişdirmək üçün gərginlikdən istifadə edir və bununla da proqramlaşdırıla bilən faza gecikməsi yaratmaq üçün onların sınma indeksini tənzimləyir. Məkan İşıq Modulatorunun (SLM) gücü onun proqramlaşdırıla bilməsindədir və bu proqramlaşdırıla bilənliyin həyata keçirilməsi müxtəlif faza diaqramının yaradılması alqoritmlərinə əsaslanır. Bu alqoritmlər hədəf işıq sahəsinin paylanmasına uyğun olaraq SLM-ə yüklənməsi lazım olan faza nümunələrini hesablayır. Onlar rəqəmsal hesablama və optik modulyasiyanı birləşdirən körpü rolunu oynayırlar.

Amplituda Tipli Məkan İşıq Modulyatoru: Alqoritm-Driven Precise Modulationofİşıq intensivliyi

Amplituda tipli məkan işıq modulatoru xətti qütbləşmiş işığın düşməsini tələb edir. O, işıq dalğasının amplituda paylanmasını manipulyasiya etməklə işıq sahəsinin idarə edilməsinə nail olur. Gələn xətti qütbləşmiş işığın qütbləşmə istiqaməti polarizatorunkinə uyğun olduqda, maye kristal molekulların optik fırlanma effekti işığın polarizasiya vəziyyətini dəyişəcək. Analizatordan keçdikdən sonra amplituda modulyasiyası əmələ gəlir. Bu tip fəza işıq modulatoru informasiyanın optik emalı və təsvirin proyeksiyası kimi sahələrdə mühüm alət kimi xidmət edir.

1.GrafikMetod

Amplituda tipli məkan işıq modulatoru (SLM) üçün birbaşa kodlaşdırma aparılır. Hədəf işığın intensivliyinin paylanması xətti olaraq SLM-in boz miqyaslı dəyərlərinə uyğunlaşdırılır, müxtəlif sadə və mürəkkəb nümunələr yaradır və proqramlaşdırıla bilən amplituda maskalanması həyata keçirilir. SLM nümunələrini real vaxtda yeniləyərək, müxtəlif optik sınaq tələbləri yerinə yetirilə bilər. Məsələn, şirkətimizin tədris sistemində interferensiya və difraksiya təcrübə modulunda bir yarıq, qoşa yarıq, dairəvi apertura və digər formalara (məsələn, üçbucaq, beşguşəli ulduz, düzbucaqlı, altıbucaqlı və s.) tətbiq etmək olar. O, müdaxilə və difraksiya ilə bağlı müxtəlif təhsil və tədris eksperimental tələblərini ödəyə bilər.

Tək/Cüt Yarıqlı Eksperiment

Dairəvi Difraksiya

Düzbucaqlı-Apertura Difraksiyası

2. Təsvirin süzülməsi baxımından mürəkkəb retikul nümunələri optik sistemin Furye tezlik spektri müstəvisində yüksək dəqiqlikli boz rəngli manipulyasiya vasitəsilə yaradılır. Məsələn, bir ölçülü barmaqlıqlar, iki ölçülü barmaqlıqlar və s., işıq dalğaları haqqında məlumatı dağıta bilər və sənaye daxilində spektral analizdə və fiber optik rabitə sisteminin tətbiqlərində geniş şəkildə tətbiq olunur. Filtrləmə linzanın arxasındakı fokus müstəvisində həyata keçirilir, müxtəlif istiqamətlərdə tezlikləri bloklayır (məsələn, yüksək tezlikli, aşağı tezlikli, x istiqaməti, y istiqaməti və s.). Amplituda modulyasiya vəziyyətində işləyən SLM aşağı keçirici filtrləmə, yüksək ötürücü filtrləmə və yarıq filtri kimi filtrasiyaya nail ola bilər.

Bir/İki ölçülü ızgara

Diyafram Formalı Filtrləmə

2.Optik ifadə üsulu

Amplituda tipli Fresnel zona lövhəsi: Zona plitəsinin tələb olunan parametrləri əsasında kompüterdə Fresnel zonası plitələrinin nəzəriyyəsindən istifadə etməklə müvafiq ikiölçülü boz miqyaslı təsvir və ya binar təsvir yaradılır. Onun strukturu bir-birini əvəz edən şəffaf və qeyri-şəffaf həlqəvi zonalardan ibarətdir. Fresnel zonası lövhəsi ilə birlikdə məkan işıq modulatorundan istifadə etməklə, xüsusi işıq intensivliyinin paylanması nümunəsi yaradıla bilər və bununla da hadisə işığının amplituda modulyasiyasına nail olmaq olar. Eyni zamanda, Fresnel zonası lövhəsindən istifadə işığın intensivliyinin məkan paylanmasına dəqiq nəzarət etməyə imkan verir. Lazer emalında tətbiq edildikdə, lazerin emal zamanı işıq intensivliyi üçün materialın müxtəlif hissələrinin tələblərini yerinə yetirərək, emal sahəsi daxilində xüsusi bir işıq intensivliyi paylanması yaratmağa səbəb ola bilər.

3.Amplituda Hologram Metod

Amplituda holoqramı əsasən işığın amplituda paylanmasını modulyasiya etməklə obyektin işıq sahəsi haqqında məlumatı qeyd edən və yenidən quran texnologiyadır. Faza holoqramından fərqli olaraq, amplituda holoqramı işıq sahəsi haqqında məlumatı yalnız işığın keçiriciliyini və ya əks etdirməsini dəyişdirərək kodlayır. O, difraksiya effekti vasitəsilə orijinal obyekt işıq dalğasını yenidən qurmaq üçün amplituda modullaşdırılmış saçaqlardan istifadə edir və holoqrafik displeydə və proyeksiyada, optik məlumatların saxlanmasında, saxtakarlığa qarşı texnologiyada və optik interferometriyada mühüm tətbiqlərə malikdir.

Faza-Type Modulator: Alqoritmik İncəsənətofDalğa cəbhəsi modulyasiyası

Faza tipli fəza işıq modulatorları həmçinin xətti qütblü işığın düşməsini tələb edir və qütbləşmə istiqaməti maye kristal molekullarının uzun oxuna uyğun olmalıdır. Maye kristal molekullarının oriyentasiyasını dəyişdirmək üçün gərginlik tətbiq edildikdə, qırılma indeksi müvafiq olaraq dəyişir və nəticədə proqramlaşdırıla bilən faza gecikməsi baş verir. Bu yolla, işıq dalğasının faza paylanması daha mürəkkəb işıq sahəsi modulyasiyasına nail olmaq üçün dəyişdirilə bilər. O, holoqrafik displey, optik maqqaşlar və adaptiv optika kimi sahələrdə əvəzolunmaz üstünlüklərə malikdir.

1. Faza axtarış alqoritmi
2. GS alqoritmi

Ən klassik faza bərpa alqoritmi, Gerchberg-Saxton (GS) alqoritmi, fəza sahəsi və tezlik sahəsi arasında iterativ şəkildə işləmək üçün Furye transformasiyasından istifadə edərək, tədricən hədəf işıq sahəsinə yaxınlaşır. Sadə bir prinsipə və sürətli hesablama sürətinə malikdir, bu da onu yüksək real vaxt tələbləri olan tətbiq ssenariləri üçün olduqca uyğun edir. Şirkətimiz hesablanmış üçrəngli holoqramları SLM-ə yükləmək, işıq sahəsini müəyyən tezlik ardıcıllığı ilə modulyasiya etmək və insan gözünün görmə davamlılığının kumulyativ effekti vasitəsilə rəngli məlumat ekranını reallaşdırmaq üçün GS alqoritmini tətbiq edən rəngli holoqrafik sistem işləyib hazırlamışdır.

GS alqoritmi-rəngli holoqrafik sistem

2. GSW alqoritmi

GS alqoritminin sadə və yerli optimada tələyə düşməyə meylli olduğunu nəzərə alaraq, GSW alqoritmi GS alqoritmi əsasında çəkili alqoritm mexanizmini təqdim edir. İterasiya prosesi zamanı müxtəlif tezlik komponentlərinə müxtəlif çəkilər təyin edilir və bununla da yenidənqurma keyfiyyəti yaxşılaşır. Buna əsaslanaraq, paralel emalda və çoxfokuslu təsvirdə tətbiq olunan xüsusi tənzimləmələrlə çoxsaylı şüa massivləri yaratmaq üçün GSW alqoritmi qəbul edilir.

2x2, 3x3 Massivlər üçün Lazer Bam Parçalama Emalı

3. Hibrid holoqram alqoritmi

Düz üstü şüanın formalaşdırılması üçün hibrid holoqram alqoritmindən istifadə prinsipi maye kristal ızgarasının difraksiya xüsusiyyətlərinə və fəza işıq modulatorunun (SLM) modulyasiya xüsusiyyətlərinə əsaslanan hibrid holoqramın layihələndirilməsindən ibarətdir. Hibrid holoqram iki hissədən ibarətdir: ikili barmaqlıq və həndəsi maska. İkili ızgara fazaya çevrilmə tələblərinə uyğun olaraq təyin oluna bilən iki müxtəlif boz səviyyəni ehtiva edir. Həndəsi maska ​​istənilən formada ola bilən şüa formalı sahədir. Forma vermək üçün bu holoqramdan istifadə etməklə, Gauss mərkəzi bölgəsində təxminən düz üstü enerji paylanması olan bir şüa əldə edilə bilər. Eyni zamanda, ikili boz səviyyəli barmaqlıq, formalı şüanın forma və intensivlik paylanmasını idarə etmək üçün SLM-nin şüa intensivliyinin paylanmasına uyğun olaraq daha da dizayn edilə bilər.

Hibrid Hologram Formalaşdırma Prinsipləri

4. Stasionar Faza Metodu

Stasionar faza üsulu lazer şüalarının düz üstü formalaşdırılmasında mühüm riyazi vasitədir. O, lazer şüasının Qauss paylanmasından düz üst paylamaya çevrilməsinə nail olur ki, o, şüa fazasını modullaşdıraraq, hadisə Qauss işıq nöqtəsini vahid intensivliyə malik düz üstü şüaya yenidən paylayır. Eyni zamanda, GS alqoritmi və simulyasiya edilmiş tavlama kimi iterativ optimallaşdırma alqoritmləri ilə birləşmə düz üst şüanın vahidliyini daha da yaxşılaşdıra bilər. Bundan əlavə, şirkətimizin faza tipli məkan işıq modulatoru ilə birləşdirildikdə, o, lazer materialının emalı (kəsmə, qaynaq), fotolitoqrafiya sistemləri, optik yoxlama sistemləri və s.

Stasionar Faza Metodu ilə Formalaşdırmanın Simulyasiya Effekti

5. Təsadüfi Maska Fazasının Uyğunluğu Alqoritmi

Eksenel çox mərkəzli nöqtələr sənaye emal sahəsində mühüm tətbiqlərə malikdir. Təsadüfi maskalı faza uyğunlaşdırma alqoritmini qəbul etməklə, hesablama yolu ilə müxtəlif ox mövqelərindəki faza diaqramları əldə edilir. Müvafiq miqdarda təsadüfi maska ​​lövhələri hazırlanmışdır. Müvafiq mövqelərdəki faza məlumatı təsadüfi olaraq çıxarılır və cəmlənir və modulasiya üçün SLM-ə yüklənən faza diaqramı əldə edilir və beləliklə, eksenel çoxfokuslu nöqtələr həyata keçirilir. Bu, oxlu çoxfokuslu nöqtələrin enerji konsistensiyasını əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdırır və SLM-nin sənaye emalı sahəsində daha geniş tətbiq edilməsinə imkan verir.

1×3 Oxlu Çoxfokus Nöqtələrinin Simulyasiyası

2. Optik ifadə üsulu

Tədris, elmi tədqiqat və sənaye emalı sahələrində xüsusi şüalara olan müxtəlif tələblərə cavab olaraq, şirkətimiz məkan işıq modulatoru (SLM) texnologiyasına əsaslanaraq, burulğan şüası, Bessel şüaları kimi strukturlaşdırılmış işıq sahələrinə əsaslanan fərdi hesablama metodları və həllər hazırlamışdır. dəqiq mikro-nano emal, optik manipulyasiya və kvant rabitəsi.

1.Vortex şüası

Maye kristalların elektro-optik effektindən istifadə etməklə, işıq dalğasının dalğa cəbhəsinə çevrilməsinə imkan verən işıq dalğasının amplitudasını və fazasını modulyasiya etmək üçün SLM həyata keçirildi və fəza işığı modulyatorundan istifadə edərək holoqramların yüklənməsi ilə burulğan işığı formalaşdı, bu da optik rabitə və hissəciklərin manipulyasiyası sahəsində geniş tətbiqləri həyata keçirdi.

Müxtəlif Topoloji Yük Nömrələrinə Uyğun Vorteks Şüaları

Vortex Şüaları Optik Maqqaş Sistemində Hissəcik Manipulyasiyasını həyata keçirir

2. Bessel Beam

Bessel şüası difraksiya etməyən şüanın xüsusi formasıdır. Onun elektrik sahəsinin intensivliyinin kəsikdə paylanması Bessel funksiyasına uyğundur. Üstəlik, yayılma prosesi zamanı Bessel şüası eninə işığın intensivliyinin paylanmasını dəyişməz saxlaya bilir və sonsuz qeyri-difraksiya məsafəsinə malikdir. Optik manipulyasiya, lazer dəqiqliyi ilə işləmə, mikroskopik görüntüləmə və optik rabitə sahələrində mühüm tətbiqlərə malikdir.

Bessel şüasının faza diaqramı və intensivlik diaqramı (M = -10)

3. Lager-Qauss şüası

Lager-Qauss şüası (LG şüası) xüsusi yüksək dərəcəli lazer rejimidir və onun eninə elektrik sahəsinin paylanması Lager polinomu və Qauss funksiyası ilə birlikdə təsvir edilmişdir. LG şüası spiral fazalı dalğa cəbhəsinə və orbital bucaq momentinə malikdir və optik manipulyasiya, rabitə və kvant optikası kimi sahələrdə mühüm tətbiqlərə malikdir.

Lager-Qauss (LG) Şüasının Faza Diaqramı və İntensivlik Diaqramı (M = -10, P = 2)

4. Hermit-Qauss şüası

Hermit-Qauss şüası (HG şüası) lazer rezonatorunda ümumi yüksək nizamlı eninə rejimlərdən biridir və onun eninə elektrik sahəsinin paylanması Ermit polinomu və Qauss funksiyası ilə birlikdə təsvir edilmişdir. HG şüası lazer fizikasında əsas rejimlərdən biridir. Ortoqonallığı və idarə oluna bilmə qabiliyyəti sayəsində lazer texnologiyası, rabitə, təsvir və kvant optikası kimi sahələrdə geniş tətbiq sahəsinə malikdir.

Hermit-Qauss (HG) Şüasının Faza Diaqramı və İntensivlik Diaqramı (M = 2, P = 2)

5. Faza Tipi Fresnel Zona Plitəsi

Fresnel zona lövhəsi (FZP) difraksiya fokusuna əsaslanan optik elementdir. Ənənəvi olaraq, amplituda nəzarət etmək üçün istifadə olunur. Bununla belə, hər bir zona ilə ona bitişik zona arasındakı optik yol fərqi yarım dalğa uzunluğunun tək qatıdır, bu da müxtəlif zonalardan keçən işığın fokus nöqtəsində eyni fazaya malik olmasını təmin edir və beləliklə, düşən işığın fazasının modulyasiyasını həyata keçirir. Bu faza modulyasiya xarakteristikası optik görüntüləmə, optik rabitə və biotibbi görüntüləmə kimi sahələrdə mühüm tətbiqlərə malikdir.

Süni intellekt alqoritmləri məkan işıq modulatorlarına cavab verir: Yeni eranın başlanğıcıofAğıllı Optika!

Süni intellektin (AI) və SLM məkan işıq modulatorlarının dərin inteqrasiyası optik texnologiyada inqilab edir. Maşın öyrənməsi real vaxt rejimində dalğa cəbhəsinin korreksiyasına və holoqrafik proyeksiyanın optimallaşdırılmasına nail olmaq üçün SLM-yə imkan verir, AR/VR sistemlərində təsvir keyfiyyətini və ekran effektlərini əhəmiyyətli dərəcədə artırır. Neyron şəbəkələri və SLM birləşməsi optik hesablamanın paralel üstünlüklərindən tam istifadə edir. O, nəinki optik konvolyusiya şəbəkələri kimi yeni arxitekturalar qurur, həm də neyron şəbəkələri vasitəsilə real vaxt rejimində dinamik holoqrafik idarə etməyə imkan verir. Dərin öyrənmə optikanın hüdudlarını daha da aşır, linzasız görüntüləmə və super rezolyusiyaya malik mikroskopiya kimi qabaqcıl texnologiyaları mümkün edir, eyni zamanda optik rabitə kimi tətbiq ssenarilərini optimallaşdırır. Bu birgə innovasiya təkcə mövcud sistemlərin performansını yaxşılaşdırmaqla yanaşı, həm də çoxsaylı sıçrayışlı tətbiqlərə səbəb olur. Alqoritmlərin və aparatın davamlı inkişafı ilə AI+SLM texnologiyası ağıllı təsvir, optik hesablama və kvant optikası kimi sahələrdə daha böyük potensial nümayiş etdirəcək. O, optik sistemləri daha ağıllı və dəqiq inkişaf istiqamətinə doğru irəliləyəcək.

Ümumiləşdirin

Optoelektronik texnologiyanın sürətli inkişafı dövründə məkan işıq modulatoru (SLM) optik hesablama, lazer emal və holoqrafik təsvir kimi sahələrdə əsas cihaz halına gəldi. İstər ənənəvi optik hesablamalarda, istərsə də ən müasir fotonik neyron şəbəkələrində, SLM əla potensial nümayiş etdirdi. Hal-hazırda, dərin öyrənmə alqoritmləri ilə dərin inteqrasiyası sayəsində SLM intellektual işıq sahəsi Modulyasiyasının nəzəri paradiqmadan mühəndislik həyata keçirilməsinə keçidini asanlaşdırır. Gələcəkdə optik hesablama çiplərinin sənayeləşməsi və süni intellekt alqoritmlərinin davamlı optimallaşdırılması ilə SLM rabitə, hesablama, təsvir və kvant texnologiyası kimi sahələrdə daha mühüm rol oynayacaq.

İstinadlar:

Vanq Yutao. Hibrid Holoqram [D] əsasında Şüa Morfologiyası və Keyfiyyətinə Nəzarət. Hubei Texnologiya Universiteti, 2018.
Liu KX, Wu JC, He ZH, Cao LC. 4K-DMDNet: 4K kompüter tərəfindən yaradılan holoqrafiya üçün difraksiya modelinə əsaslanan şəbəkə. Opto-Electron Adv 6, 220135 (2023).