Digital holografi

Digital holografi er en metode til optagelse og behandling af interferenskanter med en elektronisk enhed. Som regel fungerer en CCD-matrix som en elektronisk enhed . [en]

Der er tre hovedområder inden for digital holografi: optagelse, reproduktion og digital syntese af hologrammer.

Ved optagelse er opløsning og tæthed ret vigtige parametre. Opløsningen afhænger af den anvendte elektroniske enhed. Med hensyn til tæthed påvirker feltet mellem de to sensorer direkte frekvenserne. Jo højere frekvenser der optages, jo bedre er kvaliteten af ​​det rekonstruerede billede.

Diffraktionsmønsteret for den indfaldende referencestråle skal modelleres i overensstemmelse med det registrerede hologram. Dette gøres ved hjælp af en rumlig lysmodulator (SLM). Det bruges hovedsageligt til at gengive hologrammer. SLM'er er i stand til at ændre faserne af lysets komplekse amplitude. Den optagede scene rekonstrueres, når det digitale hologram bruges som input til SBP. Den vigtigste egenskab ved hver SLM er den rumlige tæthed af de enkelte elementer. Disse elementer er cirka en mikron i størrelse .

Hvad angår det syntetiserede hologram, registreres det ikke som en fysisk bølge, men som et resultat af numerisk simulering af fænomenerne diffraktion og interferens . [2]

Digitale hologrammer

Et digitalt hologram er et optaget eller rekonstrueret bølgefelt af et tredimensionelt objekt. [3] Det sammenlignes ofte med fotografi, men mulighederne for et digitalt hologram er bredere. Så udover det faktum, at et digitalt hologram transmitterer information om afstanden til et objekt til en person, kan det bruges til at optage et objekt i bevægelse. [4] Det er også muligt at simulere og syntetisere intensiteten og fasen af ​​bølgen af ​​det elektromagnetiske felt i et digitalt hologram. Dette er informationsessensen af ​​et digitalt hologram. Digitale hologrammer bruges også til biomedicinsk billeddannelse, da det reducerer omkostningerne ved dyre optisk-mekaniske komponenter. Derudover er det nødvendigt for observation og analyse af den tredimensionelle struktur af biologiske mikroobjekter. [5]

Fysiske principper

Digital holografi er baseret på velkendte principper fra klassisk holografi , men optagelsen udføres ikke af et materiale , men af ​​en elektronisk enhed. Laserstrålen af ​​lys er opdelt i to: emne og reference. På det sted, hvor strålerne er overlejret på hinanden, er der installeret en CCD-matrix. Den modtagne information opfattes i digital form og overføres til computeren i form af en række tal. Udbredelsen af ​​optiske felter er ret præcist beskrevet i diffraktionsteorien. Derfor bruger digital holografi denne teori til numerisk at rekonstruere et billede som en række komplekse tal, der repræsenterer amplituden og fasen af ​​det optiske felt. [6]

Fordele og ulemper ved digital holografi

Forskellige anvendelsesområder såsom mikrobiologi , medicin , partikelanalyse , mikroelektromekanik og metrologi bruger digital holografis muligheder. [7] [8] [9] [10] Først og fremmest skyldes dette erstatningen af ​​besværlige fotokemiske processer med optoelektronisk billeddannelse. Digital holografi gør det muligt at forbedre behandlingshastigheden og følsomheden i størrelsesordener. Den digitale repræsentation af optiske felter gør det også muligt at manipulere disse felter. Numeriske metoder kan gendanne billedet af et objekt i forskellige planer på et enkelt digitalt hologram. Fordelene ved digital holografi omfatter også linsefri billeddannelse, dvs. der er ingen afvigelser fra billedbehandlingsenheden.

Moderne digital holografi genopliver det fælles rum for klassisk holografi, hvis udvikling var noget stagnerende og dens anvendelser begrænset. Med den stadigt accelererende udvikling af elektronisk billedbehandling og computerteknologi er det let at forestille sig en nær fremtid, hvor for eksempel pixelopløsning kan matches til fotokemiske miljøer, og beregningsmæssig arbejdsbelastning ikke er et problem. Men i dag er disse de største ulemper ved digital holografi. De kan også omfatte forekomsten af ​​støj på grund af lyskildens koordinerede natur.

Noter

1. ↑ Myung K. Kim / , . - 018005-7 Vol. 1. Principper og teknikker for digital holografisk mikroskopi // 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. Anvendelse af digitale holografimetoder til at kontrollere mikrosystemers karakteristika 72. (ubestemt)
4. ↑ Demoli N. Dynamisk digital holografisk interferometri med tre bølgelængder . OSA (2003).  (ubestemt) (utilgængeligt link)
5. ↑ DIGITAL HOLOGRAFISK MIKROSKOPI: MODERNE METODER TIL REGISTRERING AF MIKROOBJEKTHOLOGRAMMER . CyberLeninka. Hentet: 8. august 2017. (ubestemt)
6. ↑ Schnars U., Juptner W. Digital optagelse og numerisk rekonstruktion af hologrammer // Institute of Physics Publishing. - 2002.
7. ↑ Belashov AV, Petrov NV, Semenova IV, Vasyutinskii OS Holografisk påvisning af ikke-strålende overgange i oxygenmolekyler: digital og klassisk tilgang // Journal of Physics Conference Series. – 2015.
8. ↑ Demin V.V., Kamenev D.V. /, bind LVII, nr. 8-9:,, Rusland,. - c. Metoder til behandling og udtrækning af information fra digitale hologrammer af partikler og deres praktiske anvendelse Izvestiya vuzov. Radiofysik. Tomsk State University. - 2014. - S. 597 .
9. ↑ Cox S., Rosten E., Monypenny J., Jovanovic-Talisman T., Burnette DT, Lippincott-Schwartz J., Jones G.E. & Heintzmann R. Bayesian. lokaliseringsmikroskopi afslører nanoskala podosomdynamik // Nature Methods. - 2012. - S. 195-200 .
10. ↑ Alekseenko I.V., Gusev M.E. Digital holografisk interferometri af et bredt spektralområde i systemer til ikke-destruktiv kontrol af dynamikken i mikro- og makrosystemer // nanosystemer: fysik, kemi, matematik. - 2011. - S. 23-39 .

Ordbøger og encyklopædier	Stor russer