ការថតរូបអុបទិកដែលមានប្រសិទ្ធភាពគ្មានកញ្ចក់ដោយប្រើម៉ូឌុលដំណាក់កាលថាមវន្ត
Spatial light modulator (SLM) គឺជាសមាសធាតុអុបទិកថាមវន្តដែលមានសមត្ថភាពនៃម៉ូឌុលពេលវេលាជាក់ស្តែងនៃអំព្លីទីត ដំណាក់កាល និងស្ថានភាពប៉ូឡារីសៀរបស់ពន្លឺក្រោមការគ្រប់គ្រងខាងក្រៅ។ វាសម្រេចបានដោយការកែតម្រូវសន្ទស្សន៍ចំណាំងបែរនៃគ្រីស្តាល់រាវ ដោយហេតុនេះគ្រប់គ្រងប្រវែងផ្លូវអុបទិក។ តាមរយៈការប្រើប្រាស់គ្រីស្តាល់រាវ SLMs វាអាចធ្វើទៅបានដើម្បីក្លែងធ្វើធាតុអុបទិកឌីផេរ៉ង់ស្យែល (DOEs) ដែលអនុញ្ញាតឱ្យមានការគ្រប់គ្រងការសាយភាយសកម្មដោយសារតែកម្មវិធីនិងភាពបត់បែនរបស់វា។
ការថតរូបអុបទិកដោយផ្អែកលើធាតុអុបទិកមិនច្បាស់ (DOE) មានលក្ខណៈពិសេសកាន់តែខ្លាំងឡើងក្នុងការរីកចម្រើនថ្មីៗនេះក្នុងវិស័យអុបទិកជ្រៅ។ ទោះបីជាមានភាពជឿនលឿនគួរឱ្យកត់សម្គាល់នៅក្នុងដំណោះស្រាយទំហំ និងវិសាលគមក៏ដោយ ដែនកំណត់នៃបច្ចេកវិទ្យា photolithography បច្ចុប្បន្នបានរារាំង DOE ដែលប្រឌិតពីការរចនានៅកម្ពស់ដ៏ល្អ និងជាមួយនឹងប្រសិទ្ធភាពនៃការសាយភាយខ្ពស់ កាត់បន្ថយប្រសិទ្ធភាពនៃរូបភាពដែលបានសរសេរកូដ និងភាពត្រឹមត្រូវនៃការកសាងឡើងវិញនៅក្នុងក្រុមមួយចំនួន។ នៅទីនេះ យើងសូមស្នើរដល់ចំណេះដឹងរបស់យើង ប្រព័ន្ធការថតរូបភាពអុបទិកអុបទិកដែលមានប្រសិទ្ធិភាពគ្មានកញ្ចក់ថ្មី (LESHI) ដែលប្រើប្រាស់ឧបករណ៍ផ្លាស់ប្តូរពន្លឺគ្រីស្តាល់លើស៊ីលីកុន (LCoS-SLM) ដើម្បីជំនួស DOE ដែលប្រឌិតតាមបែបប្រពៃណី ដែលបណ្តាលឱ្យមានកម្រិតម៉ូឌុលខ្ពស់ និងភាពត្រឹមត្រូវនៃការកសាងឡើងវិញ។ លើសពីគំរូរូបភាពកែវតែមួយ ប្រព័ន្ធអាចប្រើសមត្ថភាពប្តូររបស់ LCoS-SLM ដើម្បីអនុវត្តការថតរូបភាពអុបទិកដែលចែកចាយ (DDO) និងបង្កើនប្រសិទ្ធភាពការបំភាយនៅទូទាំងវិសាលគមដែលអាចមើលឃើញពេញលេញ។
នីតិវិធី និងលទ្ធផលពិសោធន៍ដោយផ្នែក
គ្រោងការណ៍នៃប្រព័ន្ធ LESHI ត្រូវបានបង្ហាញនៅក្នុងរូបភាពទី 1 ។ ប្រភពពន្លឺមួយ (CIE standard illuminant D65, Datacolor Tru-Vue light booth) ត្រូវបានប្រើដើម្បីបំភ្លឺវត្ថុ។ ពន្លឺដែលឆ្លុះបញ្ចាំងនៃគំរូឆ្លងកាត់ប៉ូល័រ (GCL-050003) ត្រូវបានឆ្លុះបញ្ចាំងដោយឧបករណ៍បំបែកធ្នឹម (GCC-M402103) និងប៉ះពាល់ដល់ LCoS-SLM (FSLM-2K39-P02 កម្រិតមាត្រដ្ឋានប្រផេះ 8 ប៊ីតនៃ 256 ជំហាន អត្រាធ្វើឱ្យស្រស់ 180 ហឺត។ DOE) ដោយសារស្រទាប់គ្រីស្តាល់រាវមានសន្ទស្សន៍ចំណាំងបែរផ្សេងគ្នាសម្រាប់រលកពន្លឺខុសៗគ្នានៃវិសាលគម [52,53] វាអាចបង្កើតការពន្យារពេលដំណាក់កាលផ្សេងៗគ្នាសម្រាប់វិសាលគមទាំងមូលដូចជា DOE ដោយបំបែកគូបទិន្នន័យ hyperspectral បន្ត។ ដូច្នេះនៅពេលដែលរលកពន្លឺឆ្លងកាត់ស្រទាប់គ្រីស្តាល់រាវនៃ LCoS-SLM ម៉ូឌុលនៃភីកសែលនីមួយៗបណ្តាលឱ្យដំណាក់កាលនៃរលកពន្លឺផ្លាស់ប្តូរ។ ទីបំផុត ពន្លឺដែលបានកែប្រែដំណាក់កាលដែលឆ្លុះបញ្ចាំងពី LCoS-SLM បញ្ជូនឧបករណ៍បំបែកធ្នឹម និងត្រូវបានថតដោយកាមេរ៉ា CMOS ពណ៌ (ME2P-1230-23U3C ដែលមានតម្រង Bayer) ។
រូបទី 1. គ្រោងការណ៍នៃប្រព័ន្ធរូបភាពខ្ពស់ស្រពិចស្រពិល (LESHI) ដែលមិនមានប្រសិទ្ធិភាពកែវថត។ LCoS-SLM, គ្រីស្តាល់រាវនៅលើឧបករណ៍ផ្លាស់ប្តូរពន្លឺដែលមានមូលដ្ឋានលើស៊ីលីកុន។ LESHI រួមមានរូបភាពឌីផេរ៉ង់ស្យែលដែលមានមូលដ្ឋានលើផ្នែករឹង និងក្បួនដោះស្រាយការស្ថាបនាឡើងវិញនូវទិដ្ឋភាពខ្ពស់ដែលមានមូលដ្ឋានលើផ្នែកទន់។ សមាសភាគរូបភាពមិនច្បាស់រួមមាន LCoS-SLM ប៉ូឡារីស័រ ឧបករណ៍បំបែកធ្នឹម និងកាមេរ៉ា CMOS ពណ៌។ ក្បួនដោះស្រាយការកសាងឡើងវិញ hyperspectral ប្រើ ResU-net ដើម្បីឌិកូដព័ត៌មានវិសាលគម។
រូប 2. គោលការណ៍ការងាររបស់ LESHI ។ (ក) បំពង់ LESHI ។ (b) គ្រោងការណ៍នៃដំណើរការទិញយក PSF ក្នុងការថតរូបភាពអុបទិកខុសឆ្គងដោយផ្អែកលើ LCoS-SLM ជាមួយនឹងលំនាំ DOE ។ (គ) ការរចនាគំរូ DDO ផ្អែកលើ LCoS-SLM ។ DDO បញ្ជូល PSFs នៃ DOEs inpidual នៃ bands ផ្សេងៗគ្នា ហើយបន្ថែមគំរូនៃប្រសិទ្ធភាព diffraction ដើម្បីបង្កើតជា degenerate PSF model។ (d) រចនាសម្ព័ន្ធនៃក្បួនដោះស្រាយការកសាងឡើងវិញ ResU-net ដែលរួមបញ្ចូលគ្នានូវស្ថាបត្យកម្មរាងអក្សរ U នៃ U-net ជាមួយនឹងការតភ្ជាប់សំណល់នៃ ResNet ។
រូប 3. សុពលភាពនៃគំរូ LESHI ។ (ក) ការពិតពីសំណុំទិន្នន័យ ICVL ។ (b) គំរូ DOE ក្លែងធ្វើដែលបានបណ្តុះបណ្តាលត្រូវបានផ្ទុកនៅលើ LCoS-SLM ។ (គ) រូបភាព RGB ដែលបង្កើតដោយម៉ូដែល LESHI ជាមួយនឹងលំនាំ DOE តែមួយ។ (ឃ) លទ្ធផលស្ថាបនាឡើងវិញនៃ (គ) ។ (ង) រូបភាពដែលមើលឃើញខ្ពស់ឡើងវិញដោយប្រើគំរូ LESHI ជាមួយនឹងលំនាំ DOE តែមួយ។ (f) ការពិតមូលដ្ឋាន និងតម្លៃដែលបានបង្កើតឡើងវិញនៃខ្សែកោងរស្មីវិសាលគមសម្រាប់តំបន់ "1" ដែលសម្គាល់ក្នុង (a) ។ (g) ដូចគ្នានឹង (f) ប៉ុន្តែសម្រាប់តំបន់មូលដ្ឋាន “2”។ (h) ប្រសិទ្ធភាពនៃការបង្វែរជាមុខងារនៃប្រវែងរលក ដោយប្រើលំនាំ DOE តែមួយ (LCoS-S) និងលំនាំ DOE ច្រើន (LCoS-D) នៅក្នុងគំរូ LESHI ។ តារាងបង្ហាញពីការកើនឡើងនៃប្រសិទ្ធភាពនៃការបំភាយទាក់ទង (RDEG) នៃ LCoS-D បើប្រៀបធៀបទៅនឹង LCoS-S នៅក្រុមបីផ្សេងគ្នា (400–500 nm, 500–600 nm, 600–700 nm) ។
រូបភាពទី 4. លក្ខណៈនៃដំណើរការប្រព័ន្ធ LESHI ។ (ក) រូបភាពដែលបានស្ថាបនាឡើងវិញនៃគំនូសតាងតេស្ត ISO12233 ។ (ខ) ទម្រង់បន្ទាត់លំហនៃតំបន់ពីរនៅលើតារាងសាកល្បង ដែលរំលេចជាប្រអប់ពណ៌ទឹកក្រូចស្រាល និងពណ៌ទឹកក្រូចនៅទីតាំងនៃស្លាកលេខ 1 ក្នុង (a)។ (គ) ទម្រង់បន្ទាត់លំហនៃតំបន់ពីរនៅលើគំនូសតាងសាកល្បង ដែលរំលេចជាប្រអប់ពណ៌ខៀវស្រាល និងពណ៌ទឹកក្រូចនៅទីតាំងនៃស្លាកលេខ 2 ក្នុង (a)។ (ឃ) ការវាស់វែងនៃប្រព័ន្ធ LEHSI ។ (e) លទ្ធផលនៃការសាងសង់ឡើងវិញនៃ (c) ក្នុងទម្រង់ RGB ។ (f) Root mean square error (RMSE) និងកំហុសអតិបរិមានៃរូបភាពដែលបានសាងសង់ឡើងវិញ និងការវាស់វែងដោយ CS-2000 spectrometer ក្នុងតំបន់ចំនួនប្រាំមួយ [សម្គាល់ដោយប្រអប់សក្នុង (c)]។ (g) ខ្សែកោងរស្មីនៃតំបន់មូលដ្ឋានចំនួនប្រាំមួយ [ត្រូវបានសម្គាល់ដោយប្រអប់ពណ៌សក្នុង (គ)] ជាមុខងារនៃប្រវែងរលក។ ការពិតដីត្រូវបានទទួលដោយ CS-2000 spectrometer ។ (h) អ្នកតំណាងប្រាំពីរបានស្ថាបនាឡើងវិញនូវបណ្តាញវិសាលគមនៃ (ឃ) ។
រូប 5. លទ្ធផលកម្មវិធីសម្រាប់ការកែប្រែប្រវែងប្រសព្វ។ (ក) គំរូម៉ូឌុលដំណាក់កាលត្រូវបានផ្ទុកនៅលើ LCoS-SLM ដែលមានប្រវែងប្រសព្វខុសៗគ្នាដោយការបណ្តុះបណ្តាលពីចុងដល់ចប់។ (b) រូបភាព RGB ដែលត្រូវគ្នានៃ (a) ។ (គ) លទ្ធផលនៃការស្តាររូបភាពវិសាលគមដោយអនុវត្តប្រព័ន្ធ LESHI នៅប្រវែងប្រសព្វខុសៗគ្នា។ (d) អ្នកតំណាងប្រាំមួយនាក់បានស្ថាបនាឡើងវិញនូវបណ្តាញវិសាលគមដែលត្រូវគ្នានឹង (គ)។
រូបទី 6. ការប្រៀបធៀបការក្លែងធ្វើឡើងវិញនៃវិសាលគមសម្រាប់ម៉ូដែលផ្សេងៗគ្នា។ (ក) ការប្រៀបធៀបលទ្ធផលទិន្នន័យនៃការសាងសង់ឡើងវិញទាំងបួន និងផលប៉ះពាល់ដែលមើលឃើញ គំរូរូបភាពអុបទិកឌីផេរ៉ង់ស្យែលដោយផ្អែកលើ LCoS-SLM អាចធ្វើអោយប្រសើរឡើងនូវដំណើរការសាងសង់ឡើងវិញប្រកបដោយប្រសិទ្ធភាព និងជៀសវាងការរិចរិលនៃលទ្ធផលសាងសង់ឡើងវិញដែលបណ្តាលមកពី DOE បរិមាណ។ (ខ) ខ្សែកោងរស្មីនៃពន្លឺសម្រាប់ម៉ូដែលផ្សេងៗគ្នា។ ខ្សែកោងវិសាលគមបង្ហាញថា ខ្សែកោងវិសាលគមដែលបានស្ថាបនាឡើងវិញនៃ LCoS-D គឺខិតទៅជិតតម្លៃការពិត។
លក្ខណៈពិសេសនៃម៉ូឌុលពន្លឺលំហតែមួយដំណាក់កាលដែលបានប្រើក្នុងការពិសោធន៍នេះមានដូចតទៅ៖
| គំរូ | FSLM-2K39-P02 | ប្រភេទការលៃតម្រូវ | ប្រភេទដំណាក់កាល |
| LC ប្រភេទ | ឆ្លុះ | ជីមាត្រដ្ឋានកាំរស្មី អិលអេវល។ | ៨ ប៊ីត ២៥៦ កម្រិត។ |
| ដំណោះស្រាយ | 1920 × 1080 | ទំហំភីកសែល | 4.5 μm |
| តំបន់មានប្រសិទ្ធភាព | 0.39"
| ជួរដំណាក់កាល | 2π@532nm អតិបរមា៖ 3.8π@532nm 2π@637nm អតិបរមា៖ 3π@637nm |
| កត្តាបំពេញ | 91.3% | ប្រសិទ្ធភាពអុបទិក | 68.7% @ 532nm 60.8% @ 637nm 75% @ 808nm |
| ចំណុចប្រទាក់ទិន្នន័យ | ខ្នាតតូច DP | មុំតម្រង់ទិស | 0° |
| អត្រាធ្វើឱ្យស្រស់ | 60Hz / 180Hz / 360Hz ពណ៌ដែលគាំទ្រ៖ បាទ/ចាស | ពេលវេលាឆ្លើយតប | ≤16.7ms |
| ការកែតម្រូវហ្គាម៉ា | គាំទ្រ | ជួរ Spectral | 420nm-820nm |
| ការកែតម្រូវ Wavefront | គាំទ្រ (532nm / 635nm) | ការក្រិតតាមដំណាក់កាល | គាំទ្រ (450nm/532nm/635nm/808nm) |
| វ៉ុលបញ្ចូល | 5V 2A | លីនេអ៊ែរ | ≥99% |
| ប្រសិទ្ធភាពនៃការបំភាន់ | 532nm 65%@L8 74%@L16 80%@L32 637nm 65%@L8 74%@L16 80%@L32 | កម្រិតនៃការខូចខាត | បន្ត៖ ≤ 20 W/cm² (ដោយមិនមានទឹកត្រជាក់) ≤ 100 W/cm² (ជាមួយនឹងទឹកត្រជាក់) ជីពចរ៖ ដង់ស៊ីតេថាមពលខ្ពស់បំផុត (0.05 GW/cm²), ដង់ស៊ីតេថាមពលមធ្យម (2 W/cm²) @532 nm/290 fs/100 KHz (ជាមួយភាពត្រជាក់ទឹក) |
គំនិតចុងក្រោយ
DOE ជាធាតុអុបទិកឌីផេរ៉ង់ស្យែលប្រពៃណី មានរចនាសម្ព័ន្ធថេរ និងមុខងារថេរ ប៉ុន្តែប្រសិទ្ធភាពរបស់វាគឺខ្ពស់គួរសម។ ផ្ទុយទៅវិញ ម៉ូឌុលពន្លឺគ្រីស្តាល់រាវ (SLM) កែប្រែរលកខាងមុខតាមរយៈការគ្រប់គ្រងអគ្គិសនី ដែលអនុញ្ញាតឱ្យកម្មវិធីអាចបត់បែនបាន និងម៉ូឌុលតាមពេលវេលាជាក់ស្តែង។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ប្រសិទ្ធភាពរបស់វាទាបជាងដោយសារតែការខាតបង់ពីគម្លាតភីកសែល និងការឆ្លើយតបរបស់គ្រីស្តាល់រាវ។ ទាំងពីរមានគុណសម្បត្តិ និងគុណវិបត្តិរៀងៗខ្លួន ហើយដោយប្រើពួកវាបន្ថែម វាអាចធ្វើទៅបានដើម្បីបង្កើនប្រសិទ្ធភាពប្រព័ន្ធអុបទិក។ ឧទាហរណ៍ SLM អាចត្រូវបានប្រើដើម្បីកែកំហុសនៅក្នុង DOE ឬ DOE អាចត្រូវបានផ្សំជាមួយ SLM ដើម្បីពង្រីកព្រំដែនមុខងាររបស់ SLM ។
ព័ត៌មានអត្ថបទ៖ https://doi.org/10.1364/PRJ.543621