Publication: Синтез фазовых дифракционных оптических элементов итерационными методами и трассировкой лучей для отображения объемных сцен
Дата
2016
Авторы
Кулаков, М. Н.
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Издатель
Аннотация
Дифракционные оптические элементы (ДОЭ) широко используются в задачах информационной и дифракционной оптики, например, в качестве корректоров волновых фронтов, оптических коммутаторов, преобразователей в системах обработки изображений и др. К числу наиболее распространённых ДОЭ относятся голограммы и киноформы. Киноформ – это фазовый ДОЭ, который позволяет восстанавливать объектную волну при её освещении плоской или сферической волной. К числу наиболее популярных методов оптического восстановления информации с киноформов относится их вывод на пространственно-временные модуляторы света (ПВМС). Наиболее популярными методами синтеза киноформов являются алгоритмы Герчберга-Сэкстона и Фьенапа, а также модификации данных алгоритмов: например, адаптивно-аддитивный или адаптивно-мультипликативный. Данные методы направлены на синтез фазовых ДОЭ, позволяющих восстанавливать информацию о «плоских» объектах. Для синтеза ДОЭ объемных сцен, позволяющих восстанавливать «плоские» сфокусированные изображения в различных сечениях этих объемных сцен, можно использовать методы, подобные алгоритму «пинг-понга». Расчет распространения излучения и применение амплитудных и фазовых ограничений производятся между сечениями объемной сцены, соответствующим сфокусированным изображениям объектов. А киноформ создается лишь расчетом распространения излучения до плоскости киноформа в качестве финального шага алгоритма. Целью работы являлся синтез фазовых дифракционных оптических элементов итерационными методами и трассировкой лучей для численного и оптического отображения объемных сцен. В процессе работы проведен обзор и анализ итерационных методов синтеза фазовых дифракционных элементов изображений и 3D-сцен и методов с использованием трассировки лучей. Проведён синтез фазовых дифракционных оптических элементов. Проведено моделирования оптического восстановления изображений с элементов, выводимых на пространственно-временные модуляторы света. Получены значения качества восстановления (нормированного среднеквадратичного отклонения, НСКО) и дифракционной эффективности (ДЭ) по результатам численных экспериментов. Получено, что предложенная модификация аддитивно-итеративного алгоритма демонстрирует лучшие результаты. Проведены оптические эксперименты по восстановлению изображений с синтезированных дифракционных элементов с использованием фазового пространственно-временного модулятора света. Результаты, находятся в качественном согласии с результатами, полученными при численном моделировании.
Описание
Уровень образования: бакалавриат; Код направления/специальности: 14.03.02; Группа: Т08-37
Ключевые слова
ВКР , Выпускная квалификационная работа
Цитирование
Кулаков, М. Н. Синтез фазовых дифракционных оптических элементов итерационными методами и трассировкой лучей для отображения объемных сцен : Выпускная квалификационная работа, бакалавриат, 14.03.02 / М. Н. Кулаков ; рук. работы Черёмхин Павел Аркадьевич, 2016