|
|
Fraunhoferova difrakce na soustavě identických a stejně orientovaných objektů
Prokop, David ; Bouchal, Petr (oponent) ; Komrska, Jiří (vedoucí práce)
Bakalářská práce pojednává o Fraunhoferově difrakci na soustavě identických a stejně orientovaných objektů. Práce se zabývá popisem Fraunhoferovy difrakce nejprve pro tři různá rozmístění otvorů podél přímky. V další části je promítnut problém náhodně rozmístěných otvorů podél přímky do rovinné oblasti. Výsledkem práce je stanovení odchylek od pravidelného rozmístění otvorů. Součástí práce je popis experimentu Fraunhoferovy difrakce. V závěru práce jsou umístěny snímky difrakčních jevů, které výsledky modelu náhodně rozmístěných otvorů ilustrují.
|
|
| |
|
|
Fresnelova nekoherentní korelační holografie (FINCH)
Bouchal, Petr ; Zemánek, Pavel (oponent) ; Chmelík, Radim (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá studiem Fresnelovy nekoherentní korelační holografie, v literatuře známé pod akronymem FINCH (Fresnel Incoherent Correlation Holography). Princip metody umožňuje vytvoření holografického korelačního záznamu při použití kvazimonochromatického, prostorově nekoherentního osvětlení a následnou trojrozměrnou numerickou rekonstrukci zaznamenaného objektu. Systém s výhodou využívá jednoduché experimentální sestavy, vybudované na jednocestném Michelsonově interferometru. Metoda FINCH úspěšně kombinuje prvky klasické a digitální holografie a využívá pokročilých experimentálních technik, ve kterých je vznik interferujících svazků zprostředkován prostorovým modulátorem světla, dynamicky ovládaným pomocí elektrooptického jevu. Diplomová práce prezentuje nový matematický model metody FINCH umožňující intuitivní pochopení optické a digitální fáze zobrazení a popis základních zobrazovacích parametrů. Tento model je následně využit při optimalizaci systému z hlediska požadovaných nároků na obrazový výkon a při demonstraci rozlišení pod Rayleighovou difrakční mezí. V rámci teoretické a experimentální činnosti jsou detailně studovány korelační režimy záznamu a rekonstrukce objektu, objasněny projevy kvazimonochromatického světla a stanoven limit pro přípustnou koherenční délku zdroje. V experimentální části diplomové práce jsou ověřeny dosud známé konfigurace FINCH a zkoumána kvalita rekonstrukce optických testů i reálných preparátů. Významným přínosem diplomové práce je teoretický návrh a experimentální ověření zcela nového režimu zobrazení, které pracuje s vírovou impulzní odezvou a umožňuje spirální zvýraznění kontrastu hrany trojrozměrných amplitudových objektů při použití prostorově nekoherentního světla.
|
|
| |
|
|
Měření difuzně odrazných povrchů pomocí vírové topografické mikroskopie
Pola, Tomáš ; Baránek,, Michal (oponent) ; Bouchal, Petr (vedoucí práce)
Diplomová práce popisuje novou metodu měření topografie difúzně odrazných povrchů. Zkoumaný povrch je měřen nepřímo pomocí lokalizace nanočástic na něm nanesených. Obraz každé z částic je na kameře zachycen v podobě dvoulalokové bodové rozptylové funkce, jejíž úhlové natočení odpovídá lokální výšce měřeného povrchu. Využívaná bodová rozptylová funkce vzniká interferencí nedifrakčních vírových svazků, které jsou vytvářeny při průchodu světla spirální fázovou maskou. Práce nejprve představuje rešerši současných technik pro měření topografie povrchu. Poté je princip navrhovaného topografického měření popsán teoreticky a jeho praktické použití je testováno v experimentálních podmínkách. Pomocí numerických simulací je studován vliv poměru signálu k šumu a vzorkování obrazu na přesnost rekonstrukce topografie povrchu. Na tomto základě jsou pak navrženy optimální parametry experimentální sestavy. Praktický potenciál metody je demonstrován měřením topografie rovinných a kulových difuzních povrchů v rozsahu hloubek až 9krát přesahujícím hloubku ostrosti měřícího objektivu.
|
|
|
Měření lokální fáze metapovrchů pomocí digitální holografické mikroskopie
Weiss, Vlastimil ; Bouchal, Petr (oponent) ; Dvořák, Petr (vedoucí práce)
Tato bakalářská práce se zabývá rešeršní studií optických metapovrchů, které dokáží modifikovat a ovládat dopadající záření díky změně lokální fáze. Dále pojednává o experimentálních mikroskopických technikách, které dokáží měřit rozložení této fáze. Tato práce prezentuje experimentální výsledky distribuce fáze elektromagnetické vlny dopadající na kovový metapovrch, které jsou získané pomocí kvantitativní jednosvazkové i mimoosé digitální holografické mikroskopie. Jedná se o metapovrchy na principu jak změny geometrické fáze, tak i lokalizované povrchové plazmonové rezonance (LSPR). Naměřené výsledky jsou v souladu s vybudovaným teoretickým základem. K závěru jsou pak prezentována úspěšná měření geometrické fáze od individuálních stavebních bloků a aplikace analytického modelu pro popis fázové odezvy metapovrchů.
|
|
|
Correlation and Spiral Microscopy using a Spatial Light Modulation
Bouchal, Petr ; Čižmár,, Tomáš (oponent) ; Jákl, Petr (oponent) ; Petráček, Jiří (vedoucí práce)
The doctoral thesis presents a review of the main research results obtained in the course of doctoral studies. In the introductory part, the motivation and technical support for the planned research are discussed in connection with research activities of the group of Experimental Biophotonics at the Institute of Physical Engineering, Brno University of Technology. The scientific part of the doctoral thesis is divided into two main parts devoted to new imaging concepts and modifications of current experiments to extend their application potential. Achieved results support the research development in the areas of correlation and spiral microscopy, utilizing a spatial light modulation as a key experimental technique. Among the new imaging concepts, the correlation imaging is examined under conditions of partial spatial and temporal coherence of light. Subsequently, the principles of singular optics and nondiffracting propagation of light are advantageously implemented in correlation, holographic and optical microscopy, resulting in advanced imaging techniques and holographic reconstructions. Specifically, the vortex and nondiffracting beams and the self-imaging effects are successfully deployed using either optical or digital tools and gradually applied to 3D spiral imaging ensuring the edge contrast enhancement or axial localization of microobjects by the rotating point spread function. The results obtained by the theoretical analysis and the experimental testing of the proposed imaging modalities are also presented. In the technical part of the doctoral thesis, up-to-date imaging configurations aided by a spatial light modulator are optimized, allowing the wide-field correlation imaging and achromatic high-resolution imaging by a programmable diffractive lens. In the correlation imaging, the enhanced field of view is achieved by deploying a relay optical system in standard experiments, while achromatic correction of diffractive lenses is implemented by a specially designed refractive corrector. Using birefringence of liquid crystal molecules of light modulating devices, a new phase-shifting technique is proposed and tested in polarization adapted Mirau interferometer. Acquired experimental know-how is fully exploited in the design of multimodal microscope working with different imaging modes implemented using an add-on module connected to standard microscope.
|
|
|
Fresnelova nekoherentní korelační holografie (FINCH)
Bouchal, Petr ; Slabý, Tomáš (oponent) ; Chmelík, Radim (vedoucí práce)
Bakalářská práce je zaměřena na teoretické a experimentální aspekty Fresnelovské nekoherentní korelační holografie, která byla navržena teprve nedávno a v odborné literatuře se objevuje pod názvem FINCH. Její hlavní přednost spočívá v možnosti realizace holografické rekonstrukce nekoherentně osvětlených 3D objektů. V metodě FINCH se záznam objektu provádí s využitím metod optické holografie a digitální difraktivní optiky. Rekonstrukce objektu se realizuje numericky pomocí principů známých z digitální holografie. V experimentech se efektivně využívají moderní optoelektronická zařízení známá jako prostorové modulátory světla. Bakalářská práce obsahuje přehled zahrnující popis základních principů metody FINCH, ale vlastní příspěvek práce spočívá v matematickém popisu metody a vytvoření numerického simulačního modelu v prostředí Matlab. Hlavním výsledkem práce je návrh a realizace experimentů umožňujících praktické ověření metody. V bakalářské práci jsou prezentovány výsledky dvou nezávislých experimentů provedených se dvěma rozdílnými typy prostorových modulátorů světla firem HOLOEYE a HAMAMATSU. Experimentální výsledky mají velmi dobrý soulad s teoretickou předpovědí. Bakalářská práce zahrnuje také krátkou diskuzi získaných výsledků, dalších možných výzkumných směrů a aplikací metody FINCH.
|
|
|
System for maintaining the sharpness of the image for the light microscope
Dokulil, Jakub ; Bouchal, Petr (oponent) ; Dostál, Zbyněk (vedoucí práce)
Live imaging is a key tool for modern biological discoveries. However, without techniques for maintaining the sample in focus is hardly feasible. In this thesis I present an application of the optical vortices for the sample axial localization, so it will be maintained in focus. Experimental setup from previous experiments has been redesigned, so it could be integrated into the microscope. The setup has been built and successfully tested. To do this, the control software also had to be written. Also, feedback script for future integration into the microscope has been prepared.
|
|
|
Holografie v krátkovlnné infračervené oblasti
Schlor, Michal ; Baránek, Michal (oponent) ; Bouchal, Petr (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá digitální holografií v blízké infračervené oblasti. Digitální holografie je metoda umožňující rekonstrukci fázových změn a je proto vhodná pro studium optických metapovrchů a jejich vlastností způsobem přesahujícím možnosti tradičních intenzitních měření. Úvodní rešeršní část práce pojednává o teorii optických metapovrchů a principech digitální holografie. Získané poznatky jsou využívány v navazující části práce zabývající se návrhem holografického modulu, který po připojení k vhodnému zobrazovacímu systému umožní implementovat metody digitální holografické mikroskopie. Holograficky modul je založený na geometricko fázovém metapovrchu vyrobeném z křemíku, který umožňuje pracovat na centrální vlnové délce 1550 nm. V práci je proveden teoretický návrh parametrů metapovrchu a celého holografického modulu. Získané parametry jsou ověřeny v numerických simulacích holografického zobrazení. V praktické části je popsán experimentální postup testování vzorků geometricko-fázového metapovrchu a demonstrováno jeho zapojení do sestaveného holografického modulu. V závěru práce je holografický modul připojen k mikroskopu a testován v podmínkách holografické mikroskopie. Výsledky diplomové práce mohou být využitelné při zkoumaní fázových změn vnesených laditelnými metapovrchy z oxidu vanadičitého.
|
host ::
RSS.