|
|
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 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.
|
|
|
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.
|
|
|
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.
|
|
|
Large displacement and deformation measurement by frequency sweeping digital holography
Psota, P. ; Lédl, Vít ; Kaván, František ; Matoušek, O. ; Doleček, R.
Recently, a digital holographic method called Frequency Sweeping Digital Holography (FSDH) for high precision measurements of surface topography of mechanical parts has been introduced. The greatest advantage of the presented FSDH is the fact that the measurement is absolute. i.e. optical path difference is independently retrieved in every single pixel. This approach can therefore be used also for measurement of large displacements and deformation. FSDH is particularly suitable in cases where the common digital holographic methods fail due to e.g. 2π unambiguity problem or speckle decorrelation. Measurement method principles, setup details, an some features of the method are discussed.\n
|
|
|
Surface profilometry by digital holography
Psota, Pavel ; Lédl, Vít ; Kaván, František ; Matoušek, O. ; Mokrý, P.
This paper presents newly developed method for measurement of surface topography based on frequency scanning digital holography. Digital holography allows for direct computation of the phase field of the wavefront scattered by an object. A tuning of the light source optical frequency results in linear phase variation with respect to the optical frequency. Slope of the linear function in every single pixel corresponds to absolute measurement of optical path difference and thus topography map of the surface can be retrieved. Principle of this contactless method is introduced and experimentally verified. The method can be used for measurement of complex geometries of common manufacturing parts as well as for topography measurement of complex composite structures, and active acoustic metasurfaces.
|
|
|
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 ; 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.
|
|
| |
host ::
RSS.