OPT/OZI L06
Modulace vlnoplochy prostorové modulátory světla (SLM) SLM vytváří prostorově modulovaný koherentní optický signál řízení elektronicky adresovaný SLM opticky adresovaný SLM technologie fotografická emulze nematické kapalné krystaly deformovatelná zrcadla magnetooptika akustooptika fotografická emulze vznik obrazu fotoelektrický jev uvolnění kovového Ag z halogenidů (AgBr) chemické zesílení latentního obrazu vyvolávací látkou odstranění zbylých halogenidů ustalovačem přenosová funkce lineární systém (rozptyl světla a chemická difúze) nelineární křivka zčernání fázový předmět - bělení hustota zčernání změna tloušťky emulze změna indexu lomu
nematické kapalné krystaly (NLC) mechanické vlastnosti NLC molekuly jsou náhodně rozmístěny ale udržují paralelní orientaci - okrajové podmínky: vrypy na vrstvě v dotyku s NLC - molekuly na okraji NLC sledují směr leštění - jiný směr leštění na okrajích NLC způsobí postupné stáčení molekul uvnitř NLC glass plate twisted NLC elektrické vlastnosti NLC - elektrické pole indukuje elektrický dipól v molekulách NLC - interakce dipólu s řídícím polem vede ke změně orientace molekul
elektricky řízený NLC molekuly NLC se natočí podle směru dostatečně silného el. pole střídavé napětí (khz), RC obvod, čas přepnutí kolem 100 μ s optické vlastnosti NLC polarizace U= UX ( ) UY Jonesovy matice U ' = LU = ( L 11 L 12 L 21 L 22 ) U anizotropie n e > no polarizace podél delší osy krystalu
twisted NLC - bez napětí: soustava vzájemně pootočených kompenzátorů, polarizace sleduje orientaci molekul L = L R ( α d ) L C ( β d ) rotace v rad/m L R ( α d ) = ( β= 2 π( ne no ) β α tloušťka NLC článku λo ) cos(α d ) sin (α d ), sin (α d ) cos(α d ) L C (β d ) = ( 1 0 iβ d 0 e ) - přivedeno napětí ve směru šíření: delší osa molekul otočena po směru šíření, žádná změna polarizace modulátory intenzity - na průchod TN (twisted nematic) display twisted NLC, zkřížený polarizátor/analyzátor ON - polarizátor na vstupu a analyzátor na výstupu sleduje orientaci molekul OFF - molekuly rovnoběžně
IPS (in-plane switching) display (např. Apple Retina) elektrody leží v jedné rovině, molekuly se otáčí společně zkřížený polarizátor/analyzátor OFF - molekuly rovnoběžné s polarizátorem ON - molekuly 45 k polarizátoru/analyzátoru - λ / 4 destička lze i s twisted NLC zrušení twistu polem v rovině substr. výhody IPS větší pozorovací úhel není citlivý na stlačení nevýhody IPS větší spotřeba a vyšší cena elektrody zabírají více místa - na odraz λ /4 destička, zrcadlo mění smysl kruhové polarizace bez napětí dojde k rotaci polarizace o π / 2
- adresovaný světlem (light valve) světlo mění elektrické vlastnosti osvětleného fotosenzoru fotosenzor mění elektrické pole uvnitř NLC článku lze využít pro přepis informace z nekoh. do koh. pole magneto-optika Faradayův jev: dielektrikum v silném magnetickém poli - různý index lomu pro pravo- a levo-točivou kruhovou polarizaci - způsobuje rotaci lineární polarizace - závisí na složce magnetického pole ve směru šíření magneto-optický prostorový modulátor - pixely magnetizovatelné průhledné látky - zápis se provádí magnetizací jednotlivých pixelů - rotace polarizace v jednom pixelu / 2 - výstupní polarizátor je kolmo nastaven vůči jedné výstupní polarizaci
elektro-mechanika mechanické pohyby/deformace optických prvků deformovatelná zrcadla - deformace optické plochy tlakem - matice aktuátorů (piezo prvky) - využití např. v adaptivní optice DMD (digital micromirror devices) - MEMS technologie, zrcadla integrovaná na čipu - řízení elektrostatickým polem - základ DLP (digital light processing) projekce - barva: rotujícím barevný kotouč/dmd pro jednotlivé barvy snadná integrace, bezdisperzní, max úhel 15, reakční doba 10 μ s
akusto-optika interakce optické vlny se zvukovou vlnou využití pro 1D modulaci průhledná kapalina nebo krystal Braggův režim Ramanův-Nathův režim vlnová délka světla Raman-Nath sin θ n = n λ Λ - RF desítky MHz - kapalina perioda mřížky - chová se jako tenká fázová mřížka s periodou k i Bragg - RF stovky MHz GHz 2 B - krystal - nultý a první difrakční řád Q faktor Q= 2πLλ Λ 2, K k 1 sin θ B = λ 2Λ Q > 1 Bragg (malá) změna indexu lomu šíření do poloviny sloupce Δ n( y ; t) A( y/v + t τ 0 ) modulace napětí je přenesena na výstupní vlnoplochu
difraktivní optika změna signálu difrakcí/šířením místo rekrakcí/lomem světla výhody - lze realizovat funkce obtížně dosažitelné klasickou optikou (např. multifokální prvky) - obvykle nižší váha a menší rozměry - někdy levnější - lepší optické vlastnosti nevýhoda - silná disperze použití - hlavy optických disků, tvarovače laserových svazků, děliče svazku - referenční prvky pro interferometrické testy binární optika - diskretizace - litografie