ამპლიტუდის ტიპის სივრცითი სინათლის მოდულატორების საფუძველზე შექმნილი მტკიცე და მაღალი კონტრასტის მქონე მულტიფოკალური ფოკუსირების მეთოდი

შესავალი:

ოპტიკური გაფანტვა ბუნებაში ფართოდ გავრცელებული ფიზიკური ფენომენია და სინათლის გაფანტვა განპირობებულია სინათლის გავრცელების გზების სირთულითა და სივრცულ-დროითი არაერთგვაროვნებით გარემოში, მაგალითად, სტრუქტურული არეულობა და არაერთგვაროვნება ფართოდ არის წარმოდგენილი რთულ ფოტონურ გარემოში, როგორიცაა ბიოლოგიური ნიმუშები და თეთრი საღებავები. სინათლე გარდაუვლად იფანტება მრავალჯერ, როდესაც ის გადის უწესრიგო გარემოში, მაგრამ სინათლის ინტერფერენციის ინფორმაცია შენარჩუნებულია. გაფანტული სინათლის ინტერფერენციის შესწავლას დიდი მნიშვნელობა აქვს, მაგალითად, ანდერსონის ლოკალიზაცია, კოჰერენტული უკუგაფანტვა (CBS) და შემთხვევითი ლაზერული ფენომენები აღმოჩენილია გაფანტული სინათლის ინტერფერენციის შესწავლით. აღსანიშნავია, რომ ნაჩვენებია, რომ მრავალჯერადი გაფანტული სინათლის აქტიური კონტროლი შეიძლება მიღწეული იქნას ტალღის ფრონტის ფორმირების (WFS) ტექნიკის დახმარებით რეალურ დროში უკუკავშირის ან გადაცემის მატრიცის გაზომვების გზით. გაფანტული სინათლე მანიპულირდება დაცემული სინათლის ტალღის ფრონტზე გარკვეული სპეციფიკური ფაზური რეჟიმების ჩატვირთვით, რაც უზრუნველყოფს რთული გაფანტვის პროცესების ფუნდამენტური ფიზიკური თვისებების გამოვლენის შესაძლებლობას, როგორიცაა შინაგანი არხების გახსნა/დახურვა, ენერგიის გაძლიერება გაფანტვის გარემოში და გადაცემის საკუთარი არხების განივი ლოკალიზაცია. გარდა ამისა, გაფანტული სინათლის კონტროლს ძალიან მნიშვნელოვანი გამოყენება აქვს ოპტიკურ გამოსახულებაში, ოპტიკურ კომუნიკაციაში, არაწრფივ ოპტიკასა და ბიომედიცინაში.

სივრცითი სინათლის მოდულატორის მუშაობის პრინციპი:

ამპლიტუდის ტიპის სივრცითი სინათლის მოდულატორის TSLM023-A დისპლეი წარმოადგენს დაგრეხილ ნემატიკურ პანელს (TN პანელს), რომელიც წარმოადგენს თხევადკრისტალურ მუშაობის რეჟიმს ბრუნვის ეფექტით, რომელსაც შეუძლია სინათლის პოლარიზაციის მიმართულების შეცვლა. თხევადი კრისტალის მოლეკულებზე ელექტროენერგიის მიწოდებით, თხევადი კრისტალის გადახრის კუთხის შესაცვლელად, ბრუნვის ეფექტის სიძლიერე რეგულირდება და ამპლიტუდის მოდულაცია მიიღწევა პოლარიზაციის მოწყობილობასთან შერწყმით. ორმაგი რეფრინგენტობის ეფექტისა და ბრუნვის ეფექტის ეს პროცესი თანაარსებობს, თხევადი კრისტალის სისქის ზრდამ შეიძლება შეასუსტოს ორმაგი რეფრინგენტობის ეფექტი, რათა მიღწეულ იქნას სუფთა ამპლიტუდის მოდულაცია. როდესაც თხევადი კრისტალის ყუთის სისქე საკმარისად დიდია და თხევადი კრისტალის მოლეკულის დახრის კუთხე დაბალია, მხოლოდ ფაზური მოდულაციაა, ამპლიტუდის მოდულაცია არ არის; თხევადი კრისტალის მოლეკულაში დახრის კუთხე დიდია, იქნება ამპლიტუდის მოდულაცია, ამ დროს ამპლიტუდა და ფაზური მოდულაცია ერთდროულად ხდება, თხევადი კრისტალის დახრის კუთხე იტვირთება თხევადი კრისტალის მოლეკულაზე პიქსელის ძაბვის გადაწყვეტილების ორივე ბოლოში, ამიტომ თხევადი კრისტალის პიქსელის ძაბვის დიაპაზონი განსაზღვრავს თხევადი კრისტალის მოწყობილობის მუშაობას ამპლიტუდის მოდულაციაში ან ფაზური მოდულაციის არეალში. ამგვარად, TSLM023-A-ს გამოყენებით დატვირთული გამოსახულების შეცვლით, ასევე შესაძლებელია ფაზური მოდულაციის მიღწევა.

ამ სტატიის ძირითადი კვლევითი ნამუშევარი:

სტატიაში გამოყენებული ექსპერიმენტული სქემა ნაჩვენებია ნახ. 1-ში, სადაც 532 ნმ სინათლის გაფართოებული სხივი გადის ამპლიტუდაზე დაფუძნებულ სივრცულ სინათლის მოდულატორში (CSCS TSLM023-A), რათა მიღწეულ იქნას ტალღის ფრონტის სუფთა ფაზური კონტროლი ჰოლოგრაფიის გამოყენებით. SLM-ზე გამოიყენება M პიქსელი ტალღის ფრონტის ცალკეული ფაზების სამართავად და ერთი პიქსელის ზომაა 26 მკმ, რაც შეესაბამება გადაცემული სინათლის კონტროლირებადი წერტილების საერთო რაოდენობას და იგივეა, რაც პიქსელების რაოდენობა, ანუ სამიზნე არეალის ზომა შეესაბამება SLM პიქსელების რაოდენობას და სუფთა ფაზური კონტროლი მიიღწევა გაზომილი ნიმუშის სამიზნე ნიმუშის მაღალი განედის ვექტორთან გასწორებით.

სურ. 1 ექსპერიმენტული მოწყობა. წყვეტილ უჯრაში გაფანტვის ნიმუში მოთავსებულია თეთრ ქაღალდზე შავი ზოლებით, რაც მიუთითებს, რომ ნიმუში ძლიერად ფანტავს სინათლეს.

სურ. 2. სიმულაციის შედეგები. სამფოკუსიანი ნიმუში დროის შებრუნებით WFS-ით (ა) და უკუკავშირით WFS-ით (გ), რომლებიც შეესაბამება (ბ) და (დ) პუნქტებში მოცემულ პირველ სიმულაციურ შედეგს.

შესაბამისად. აგებული სამფოკუსიანი ნიმუშის პიკისა და ფონის თანაფარდობა (𝜂) ათ სხვადასხვა სიმულაციაში დროის შებრუნების WFS-ით (b) და უკუკავშირის WFS-ით (d).

სურ. 3. ექსპერიმენტული შედეგები. (ა) გადაცემული სინათლის გაზომილი ინტენსივობის სურათი სამიზნე არეალში WFS-მდე. (ბ) უკუკავშირის WFS-ის კონვერგენციის მრუდი. (გ) WFS-ის შემდეგ, სამი ფოკუსი აგებულია წინასწარ განსაზღვრულ პოზიციებზე. (დ) აგებული სამფოკუსიანი სურათის პიკისა და ფონის თანაფარდობა (𝜂) 10 სხვადასხვა ექსპერიმენტში. (ე) პიკისა და ფონის თანაფარდობა იცვლება ფოკუსების რაოდენობის მიხედვით.

სტატიაში შემოთავაზებული რეალურ დროში უკუკავშირის WFS სისტემა არა მხოლოდ წარმატებით აგებს მრავალ ფოკუსირების წერტილს დიფრაქციის ზღვარში წინასწარ განსაზღვრულ ადგილას, არამედ მნიშვნელოვნად თრგუნავს ფონური ველის მიერ გამოწვეულ შემთხვევით პერტურბაციებს ფოკუსირების წერტილში, რაც, სავარაუდოდ, რეალიზებას გაუწევს გაფანტული სინათლის მრავალ ფოკუსირების წერტილს, რაც, თავის მხრივ, შეიძლება გამოყენებულ იქნას კვანტური ინტერფერენციის, ოპტიკური გამოსახულების, ოპტიკური მანიპულაციის და სინათლესა და მატერიას შორის ურთიერთქმედების მიმართულებით.

ამ ექსპერიმენტში გამოყენებული CSCS გადამცემი სივრცითი სინათლის მოდულატორის TSLM023-A პარამეტრების სპეციფიკაციები შემდეგია:

დასასრულს დაწერილია:

გამტარი სივრცითი სინათლის მოდულატორებს ფართო გამოყენება აქვთ ოპტიკისა და ოპტოელექტრონიკის სფეროში, მოიცავს სხვადასხვა ასპექტს, როგორიცაა ოპტიკური გამოსახულება, ოპტიკური კომუნიკაცია, ოპტიკური ინფორმაციის დამუშავება, ოპტიკური ზონდირება, ოპტიკური ინფორმაციის შენახვა და ა.შ., რაც მნიშვნელოვან მხარდაჭერას და იმპულსს უქმნის ოპტოელექტრონული ტექნოლოგიის განვითარებასა და ინოვაციას.