Задачи автоматизированного проектирования компьютерно-синтезированных голограмм

• Автор: Сережников, Сергей Юрьевич
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 100 с. : ил

Содержание
Введение
Глава 1. Проблемы автоматизации проектирования компьютерно синтезированных голограмм

Глава 2. Математические модели

2.1 Приближение электромагнитных волн и скалярное приближение.

2.2 Приближение Кирхгофа

2.3 Приближение геометрической оптики.

2.4 Тонкие оптические элементы

Глава 3. Построение голограмм трехмерных объектов и многоракурсных изображений

3.1 Математические модели и алгоритмы.

3.2 Построение голограммы трехмерного объекта. . .

3.3 Построение многоракурсных изображений.
Глава 4. Расчет дифракционных эф
фектов при проектировании компьютерносинтезированных голограмм
Глава 5. Подготовка, обработка и визуализация данных для изготовления голограмм на электроннолучевой установке 2ВА
5.1 Представление данных
5.2 Визуализация.
5.3 Преобразование из растрового формата.
5.4 Компоновка топологического слоя
Заключение
Литература


Основное содержание работы. Работа содержит введение, пять глав, заключение и список литературы ( наименований). В состав работы входят иллюстрации. Объем работы 0 страниц. В первой главе описывается процесс проектирования и изготовления компьютерно-синтезированных голограмм, возникающие проблемы и предлагаемые в настоящей работе решения. Процесс проектирования и изготовления оригиналов голограмм является очень дорогостоящим, длительным и трудоемким. При этом ошибки и просчеты, допущенные на начальных этапах, могут быть выявлены лишь после проявки экспонированной пластины. Большой проблемой проектирования компьютерно-синтезированных голограмм также является огромный объем информации, необходимый для полного описания микрорельефа. Электронно-лучевой генератор 2ВА- позволяет формировать микрорельеф с разрешением до 0. Объем данных может достигать нескольких гигабайт. Эту информацию необходимо контролировать и вносить коррективы на этапе проектирования, чтобы иметь возможность обнаружить допущенные ошибки еще до изготовления образца голограммы, поэтому нужны эффективные программы обработки и визуализации данных, а также средства математического моделирования дифракции света на микрорельефе. Кирхгофа [9], приближение геометрической оптики. Приводится математическая модель компьютерно-синтезированных голограмм - тонкие фазовые оптические элементы []. Преобразование электромагнитного поля таким элементом происходит на толщине порядка длины волны, и поэтому можно считать элемент расположенным в одной плоскости. Мы будем рассматривать только линейные фазовые оптические элементы, для которых преобразованное поле выражается через падающее как и (х, у, +0) = ^о(ж? Уч ~9) • t{x, у), где t(x, у) - комплексная передаточная функция оптического элемента. Для фазовых элементов t(x,y) = 1, т. А ехр(гкФ0(х. А ехр(гк(Ф0(х) у) 4- Ф(я, у))). Поверхность отражающего элемента должна удовлетворять уравнению Ф = const. Можно составить такой элемент из участков поверхностей Ф = С + пА, так что его толщина не превышает Л. Поскольку составная поверхность элемента строится для определенной длины волны Л, его преобразующие свойства сильно зависят от Л. Вносимый элементом набег фазы равен у>(х7 у) — 4л h(x, у)/А. Отсюда для получения (р = 0 -г2тг нужен микрорельеф высотой до Л/2. В частности, для бинарного элемента, у которого высота микрорельефа принимает только два значения 0 и Л0. V4, что для видимого света составляет 0. Размеры зон Френеля для видимого диапазона Л — 0. Обычно такой микрорельеф на защитных голограммах изготавливается при помощи оптической голографии [,], даже для простейших объектов, например, расположенных только в двух плоскостях (передний план и фон. В-ЗВ изображения []). Оптическая запись требуют дорогостоящих технологий и реального объекта, с которого снимается голограмма. Кроме того, она накладывает определенные ограничения: формируемый микрорельеф должен представлять собой интерференционную картину от некоторых реально существующих когерентных волн, сформированных в пространстве голографической установкой. Также крайне затруднительна, если вообще возможна, комбинация различных элементов на одной пластине. Поэтому представляет интерес построение микрорельефа голографического изображения трехмерных объектов цифровыми методами, с последующим использованием электронно-лучевой литографии для изготовления защитной голограммы, которая при этом может содержать различные элементы, в том числе и принципиально не реализуемые оптически (например, микротекст). Предлагаемые методы основаны на разбиении площади пластины на ячейки и решении для каждой ячейки обратной задачи расчета оптического элемента с заданной диаграммой направленности с помощью итерационных алгоритмов типа алгоритма Герчберга-С'екстона [,]. Рассчитанный таким образом оптический элемент не является в строгом смысле голограммой объекта (записью волнового фронта), однако содержит достаточно информации об изображениях объекта под разными углами, что позволяет наблюдать трехмерное изображение.