Digitaalinen holografia

Digitaalinen holografia on menetelmä häiriöreunojen tallentamiseksi ja käsittelemiseksi elektronisella laitteella. CCD-matriisi toimii pääsääntöisesti elektronisena laitteena . [yksi]

Digitaalisessa holografiassa on kolme pääaluetta: hologrammien tallennus, toisto ja digitaalinen synteesi.

Tallennettaessa resoluutio ja tiheys ovat melko tärkeitä parametreja. Resoluutio riippuu käytetystä elektronisesta laitteesta. Mitä tulee tiheyteen, kahden anturin välinen kenttä vaikuttaa suoraan taajuuksiin. Mitä korkeampia taajuuksia tallennetaan, sitä parempi on rekonstruoidun kuvan laatu.

Tulevan vertailusäteen diffraktiokuvio on mallinnettava tallennetun hologrammin mukaan. Tämä tehdään spatial light modulaattorilla (SLM). Sitä käytetään pääasiassa hologrammien toistamiseen. SLM:t pystyvät muuttamaan valon kompleksisen amplitudin vaiheita. Tallennettu kohtaus rekonstruoidaan, kun digitaalista hologrammia käytetään tulona SBP:hen. Jokaisen SLM:n tärkein ominaisuus on yksittäisten elementtien spatiaalinen tiheys. Nämä elementit ovat kooltaan noin yhden mikronin .

Mitä tulee syntetisoituun hologrammiin, sitä ei tallenneta fyysisenä aaltona, vaan diffraktio- ja interferenssiilmiöiden numeerisen simuloinnin tuloksena . [2]

Digitaaliset hologrammit

Digitaalinen hologrammi on kolmiulotteisen kohteen tallennettu tai rekonstruoitu aaltokenttä. [3] Sitä verrataan usein valokuvaukseen, mutta digitaalisen hologrammin mahdollisuudet ovat laajemmat. Joten sen lisäksi, että digitaalinen hologrammi välittää tietoa etäisyydestä esineeseen henkilölle, sitä voidaan käyttää liikkeessä olevan kohteen tallentamiseen. [4] On myös mahdollista simuloida ja syntetisoida digitaalisen hologrammin sähkömagneettisen kentän aallon intensiteettiä ja vaihetta. Tämä on digitaalisen hologrammin informaatioolemus. Digitaalisia hologrammeja käytetään myös biolääketieteellisessä kuvantamisessa, koska se alentaa kalliiden optis-mekaanisten komponenttien kustannuksia. Lisäksi se on tarpeen biologisten mikroobjektien kolmiulotteisen rakenteen havainnointiin ja analysointiin. [5]

Fysikaaliset periaatteet

Digitaalinen holografia perustuu klassisesta holografiasta tunnettuihin periaatteisiin , mutta tallennus ei tapahdu materiaalilla , vaan elektronisella laitteella. Laservalonsäde on jaettu kahteen osaan: aihe ja referenssi. Paikkaan, jossa säteet ovat päällekkäin, asennetaan CCD-matriisi. Vastaanotettu tieto havaitaan digitaalisessa muodossa ja lähetetään tietokoneelle numerojoukon muodossa. Optisten kenttien eteneminen on kuvattu varsin tarkasti diffraktioteoriassa. Siksi digitaalinen holografia käyttää tätä teoriaa kuvan numeeriseen rekonstruoimiseen optisen kentän amplitudia ja vaihetta edustavien kompleksilukujen joukoksi. [6]

Digitaalisen holografian edut ja haitat

Eri sovellusalueet, kuten mikrobiologia , lääketiede , hiukkasanalyysi , mikroelektromekaniikka ja metrologia , käyttävät digitaalisen holografian ominaisuuksia. [7] [8] [9] [10] Ensinnäkin tämä johtuu monimutkaisten fotokemiallisten prosessien korvaamisesta optoelektronisella kuvantamisella. Digitaalinen holografia mahdollistaa käsittelyn nopeuden ja herkkyyden parantamisen suuruusluokkaa. Myös optisten kenttien digitaalinen esitys mahdollistaa näiden kenttien manipuloinnin. Numeerisilla menetelmillä voidaan palauttaa kohteen kuva eri tasoissa yhdelle digitaaliselle hologrammille. Digitaalisen holografian etuja ovat myös linssitön kuvantaminen, eli siinä ei ole poikkeamia kuvankäsittelylaitteesta.

Moderni digitaalinen holografia elvyttää klassisen holografian yhteistä tilaa, jonka kehitys oli hieman pysähtynyt ja sen sovellukset rajalliset. Elektronisen kuvantamisen ja tietotekniikan jatkuvasti kiihtyvän kehityksen myötä on helppo kuvitella lähitulevaisuutta, jossa esimerkiksi pikselien resoluutio voidaan sovittaa valokemiallisiin ympäristöihin eikä laskennallinen työmäärä ole ongelma. Mutta nykyään nämä ovat digitaalisen holografian tärkeimmät haitat. Niihin voi kuulua myös valonlähteen koordinoidusta luonteesta johtuva melu.

Muistiinpanot

  1. ↑ Myung K. Kim / , . - 018005-7 Voi. 1. Digitaalisen holografisen mikroskopian periaatteet ja tekniikat // Spie Reviews: University of South Florida, Department of Physics. – 2010.
  2. ↑ Schnars U., Jueptner W. Digital Holography. — Springer-Verlag Berlin Heidelberg. – New York, 2005.
  3. ↑ Baltiysky S. A., Gurov I. P., Nicola S. De, Coppola D., Ferraro P., Finizio A. Digitaalisten holografisten menetelmien soveltaminen mikrojärjestelmien ominaisuuksien ohjaamiseen 72.
  4. ↑ Demoli N. Dynaaminen digitaalinen holografinen interferometria kolmella aallonpituudella . OSA (2003).  (linkki ei saatavilla)
  5. ↑ DIGITAALINEN HOLOGRAAFINEN MIKROSKOPIA: MODERNIMENETELMÄT MIKROOBJEKTIEN HOLOGRAMEIDEN REKISTERÖINTIIN . CyberLeninka. Haettu: 8. elokuuta 2017.
  6. ↑ Schnars U., Juptner W. Hologrammien digitaalinen tallennus ja numeerinen rekonstruktio // Institute of Physics Publishing. – 2002.
  7. ↑ Belashov AV, Petrov NV, Semenova IV, Vasyutinskii OS Ei-säteilyttävien siirtymien holografinen havaitseminen happimolekyyleissä: digitaalinen ja klassinen lähestymistapa // Journal of Physics Conference Series. – 2015.
  8. ↑ Demin V.V., Kamenev D.V. /, osa LVII, nro 8-9:,, Venäjä,. - c. Menetelmät tietojen käsittelemiseksi ja poimimiseksi digitaalisista hiukkasten hologrammeista ja niiden käytännön soveltaminen Izvestiya vuzov. Radiofysiikka. Tomskin valtionyliopisto. - 2014. - S. 597 .
  9. ↑ Cox S., Rosten E., Monypenny J., Jovanovic-Talisman T., Burnette DT, Lippincott-Schwartz J., Jones G.E. & Heintzmann R. Bayesian. lokalisointimikroskopia paljastaa nanomittakaavan podosomidynamiikan // Nature Methods. - 2012. - S. 195-200 .
  10. ↑ Alekseenko I.V., Gusev M.E. Laajan spektrialueen digitaalinen holografinen interferometria järjestelmissä mikro- ja makrosysteemien dynamiikan tuhoamattomaan hallintaan // nanosysteemit: fysiikka, kemia, matematiikka. - 2011. - S. 23-39 .
  Siirry Wikidata-kohteeseen  Sanakirjat ja tietosanakirjat