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Titelaufnahme

Titel
Diffractive optics for advanced imaging and image projection applications / by Walter Harm
VerfasserHarm, Walter
Begutachter / BegutachterinDenz, Cornelia
Betreuer / BetreuerinBernet, Stefan
Erschienen2015
UmfangIX, 189 S. : zahlr. Ill., graph. Darst.
HochschulschriftInnsbruck, Univ., Diss., 2015
Anmerkung
Enth. u.a. 14 Veröff. d. Verf. aus den Jahren 2011 - 2015
Datum der AbgabeMärz 2015
SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)Diffraktive / Optik / Holographie / Farbbildschirm / Flüssigkristalle
Schlagwörter (EN)Diffractive / optics / holography / color / display / liquid / crystals
Schlagwörter (GND)Beugung / Holographie
URNurn:nbn:at:at-ubi:1-2183 Persistent Identifier (URN)
Zugriffsbeschränkung
 Das Werk ist frei verfügbar
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Diffractive optics for advanced imaging and image projection applications [6.47 mb]
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Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

Das zugrunde liegende physikalische Phänomen in bildgebenden und bildprojizierenden optischen Systemen ist das der Beugung von Licht. In linsenlosen holographischen Abbildungssystemen, beispielsweise, wird das zu untersuchende Objekt mit kohärentem Licht beleuchtet und mittels numerischer Propagation des Beugungsbildes von der Aufzeichnungsebene in die Probenebene rekonstruiert. Die erste Reihe der in dieser Arbeit präsentierten Experimente zielt auf die Erhöhung des Kontrasts im rekonstruierten Bild und auf die Verbesserung der räumlichen Unterscheidbarkeit von Objekten entlang der optischen Achse. Unter Verwendung von diffusem Licht wird gezeigt, dass Objekte, die sich entlang der optischen Achse gegenseitig verdecken, einzeln rekonstruiert werden können, was mit konventioneller linsenloser Holographie nicht möglich ist. Des Weiteren wird eine holographische Methode vorgestellt, die es ermöglicht, von einem dünnen diffusen Medium verdeckte Objekte zu rekonstruieren.

Beugung von Licht kann auch dazu verwendet werden, mit präzise berechneten und gefertigten diffraktiven Elementen die Ausbreitungsrichtung von passierendem Licht vorzugeben, wie beispielsweise mit Beugungsgittern und Fresnel-Linsen. Die zweite Reihe von in dieser Arbeit präsentierten Publikationen umfasst die experimentelle Demonstration von Moiré diffraktiven optischen Elementen (MDOEs). MDOEs bestehen aus einem Paar übereinanderliegender diffraktiver Elemente, wobei Rotation von einem Element um die gemeinsame Achse die resultierende Transmissionsfunktion ändert, wie beispielsweise die einer Fresnel-Linse oder die einer Spiralphasenplatte. Die vorgestellten MDOE-Prototypen bestehen aus einem Paar in Glasplättchen gefertigter diffraktiver Elemente. Je nach Ausführung, ermöglicht Rotation eines der Elemente die Änderung der Brennweite einer MDOE-Linse oder die Änderung der Helizität einer MDOE-Spiralphasenplatte. Anwendungen in der Modellierung von Lichtstrahlen und in Abbildungssystemen werden gezeigt.

In der herkömmlichen Nutzung von Flüssigkristall-Lichtmodulatoren werden diffraktive Muster wie Beugungsgitter, Fresnel-Linsen oder Computer generierte Hologramme als Phasenwerte zwischen

Zusammenfassung (Englisch)

Diffraction is the key phenomenon in imaging and image projection modalities. In lensless holographic imaging systems, for example, an object under investigation is illuminated with coherent light and object reconstruction is performed by numerical propagation of the diffraction pattern to the sample plane. In the first set of experiments presented in this work limitations concerning the contrast in the reconstructed object and the poor axial sectioning capability are addressed. Using diffuse illumination it is shown that objects obscuring each other in the optical path can be reconstructed independently, which is not possible in conventional lensless holographic imaging. Furthermore, a holographic method is demonstrated to reconstruct objects obscured by thin diffusive media.

Diffraction can also be utilized to tailor the propagation direction of incident light with precisely calculated and manufactured diffractive optical elements like gratings or Fresnel lenses. In the second set of experiments presented in this work the performance of Moiré diffractive optical elements (MDOEs) is demonstrated. MDOEs consist of a pair of axially stacked diffractive elements. Mutual rotation of one element with respect to the other about the central axis enables to adjust the resulting combined transmission function of, for example, the one of a Fresnel lens or the one of a spiral phase plate. The prototype MDOEs are fabricated in fused silica. Depending on the design, mutual rotation of one element allows one to adjust the focal length of an MDOE lens or the helicity of a spiral phase plate MDOE. Applications in beam steering and imaging systems are presented.

In conventional applications of liquid crystal spatial light modulators (SLMs), diffractive patterns such as lenses, gratings or computer generated holograms are displayed as phase values ranging from