ITMO
en/ en

ISSN: 1023-5086

en/

ISSN: 1023-5086

Научно-технический

Оптический журнал

Полнотекстовый перевод журнала на английский язык издаётся Optica Publishing Group под названием “Journal of Optical Technology“

Подача статьи Подать статью
Больше информации Назад

DOI: 10.17586/1023-5086-2023-90-11-50-61

УДК: 535.4

Управление параметрами двойной акустооптической спектральной фильтрации в цифровой голографии

Польщикова О.В., Горевой А.В.

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Польщикова О.В., Горевой А.В. Управление параметрами двойной акустооптической спектральной фильтрации в цифровой голографии // Оптический журнал. 2023. Т. 90. № 11. С. 50–61. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2023-90-11-50-61

 

Polschikova O.V., Gorevoy A.V. Control of the parameters of double acousto-optic spectral filtering in digital holography [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2023. V. 90. № 11. P. 50–61. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2023-90-11-50-61

Ссылка на англоязычную версию:

O. V. Polschikova and A. V. Gorevoy, "Control of the parameters of double acousto-optic spectral filtering in digital holography," Journal of Optical Technology. 90 (11), 667-673 (2024). https://doi.org/10.1364/JOT.90.000667

Аннотация:

Предмет исследования. Внеосевые цифровые голограммы, полученные при акустооптической спектральной фильтрации излучения широкополосного источника. Цель работы. Оценка эффективности методов управления параметрами двойной акустооптической спектральной фильтрации с точки зрения увеличения длины когерентности излучения и повышения качества внеосевых цифровых голограмм. Метод. Для измерений использовалась установка внеосевой цифровой голографии на основе классического интерферометра Маха–Цендера. Осветительная ветвь установки содержит широкополосный источник излучения и две акустооптические ячейки с возможностью раздельного управления их частотой и ориентацией, в выходных каналах интерферометра проводится регистрация интерференционных изображений и измерение спектра излучения. Обработанные цифровыми методами экспериментальные данные одиночной и двойной акустооптической фильтрации сравнивались с результатами математического моделирования акустооптического взаимодействия. Основные результаты. Показано, что изменения управляющей частоты и ориентации акустооптических ячеек при двойной фильтрации являются эффективными методами адаптивной регулировки параметров записи цифровых голограмм. В частности, длина когерентности при использовании двойной фильтрации возрастает в 1,4 раза по сравнению с одиночной фильтрацией, а при повороте двойного фильтра на 10° — увеличивается в 2 раза. Длина когерентности растет на 35–40% в случае поворота второй ячейки на угол до 3° или сдвига частоты второй ячейки до 1 МГц, однако при этом пиковая спектральная интенсивность падает в 2,5 и 4 раза соответственно. Практическая значимость. Разработаны критерии оценки и рекомендации по выбору способов управления параметрами двойной акустооптической спектральной фильтрации, которые расширяют возможности мультиспектральной цифровой голографии в биомедицинских и технических приложениях, позволяя адаптивно изменять параметры записи голограмм, увеличить эффективное поле зрения и повысить точность восстановления амплитудных и фазовых изображений.

Ключевые слова:

цифровая голография, акустооптический перестраиваемый фильтр, функция пропускания, длина когерентности, видность интерференционной картины

Благодарность:
работа выполнена в рамках государственного задания НТЦ УП РАН (проект FFNS-2022-0010). Результаты получены с использованием оборудования Центра коллективного пользования Научно-технологического центра уникального приборостроения РАН

Коды OCIS: 090.1995, 230.1040, 120.2440, 120.7000

Список источников:
  1. Kim M.K. Digital holographic microscopy / Springer Series in Opt. Sci. V. 162. N.Y.: Springer, 2011. 254 p. https://doi.org/10.1007/978-1-4419-7793-9
  2. Mir M., Bhaduri B., Zhu R., et al. Quantitative phase imaging / Progress in Optics. Amsterdam: Elsevier B.V., 2012. V. 57. P. 133–217. https://doi.org/10.1016/b978-0-44-459422-8.00003-5
  3. Bhaduri B., Edwards C., Pham H., et al. Diffraction phase microscopy: Principles and applications in materials and life sciences // Advances in Optics and Photonics. 2014. V. 6. № 1. P. 57–119. https://doi.org/10.1364/AOP.6.000057
  4. Rosen J., Brooker G. Fluorescence incoherent color holography // Opt. Exp. 2007. V. 15. № 5. P. 2244–2250. https://doi.org/10.1364/OE.15.002244
  5. Park Y., Yamauchi T., Choi W., et al. Spectroscopic phase microscopy for quantifying hemoglobin concentrations in intact red blood cells // Opt. Lett. 2009. V. 34. № 23. P. 3668–3670. https://doi.org/10.1364/OL.34.003668
  6. Pham H., Bhaduri B., Ding H., et al. Spectroscopic diffraction phase microscopy // Opt. Lett. 2012. V. 37. № 16. P. 3438–3440. http://dx.doi.org/10.1364/OL.37.003438
  7. Dubey V., Singh G., Singh V., et al. Multispectral quantitative phase imaging of human red blood cells using inexpensive narrowband multicolor LEDs // Appl. Opt. 2016. V. 55. № 10. P. 2521–2525. https://doi.org/10.1364/AO.55.002521
  8. Remmersmann C., Stürwald S., Kemper B., et al. Phase noise optimization in temporal phase-shifting digital holography with partial coherence light sources and its application in quantitative cell imaging // Appl. Opt. 2009. V. 48. № 8. P. 1463–1472. https://doi.org/https://doi.org/10.1364/AO.48.001463
  9. Chen S., Ryu J., Lee K., et al. Swept source digital holographic phase microscopy // Opt. Lett. 2016. V. 41. № 4. P. 665–668. https://doi.org/10.1364/OL.41.000665
  10. Мачихин А.С., Власова А.Г., Польщикова О.В. и др. Использование лазерного плазменного источника в мультиспектральной голографической микроскопии // Оптический журнал. 2019. Т. 86. № 12. С. 43–48. https://doi.org/10.17586/1023-5086-2019-86-12-43-48

       Machikhin A.S., Vlasova A.G., Polschikova O.V., et al. Multispectral holographic microscopy using a laser plasma source // J. Opt. Technol. 2019. V. 86. № 12. P. 781–785. https://doi.org/10.1364/JOT.86.000781

  1. Rinehart M., Zhu Y., Wax A. Quantitative phase spectroscopy // Biomed. Opt. Exp. 2012. V. 3. № 5. P. 958–965. https://doi.org/10.1364/BOE.3.000958
  2. Turko N.A., Shaked N.T. Simultaneous two-wavelength phase unwrapping using an external module for multiplexing off-axis holography // Opt. Lett. 2017. V. 42. № 1. P. 73–76. https://doi.org/10.1364/OL.42.000073
  3. Huang Y.-H., Hayasaki Y. Multi-spectral digital holography with high-speed wavelength switching and high-speed camera // Proc. SPIE. 2018. V. 10749. P. 107490I. https://doi.org/10.1117/12.2320077
  4. Dubois F., Yourassowsky C., Callens N., et al. Digital holographic microscopy working with a partially spatial coherent source // Coherent Light Microscopy. Springer Series in Surface Sci. / Eds. by Ferraro P., Wax A., Zalevsky Z. Berlin, Heidelberg: Springer, 2011. V. 46. P. 31–59. https://doi.org/10.1007/978-3-642-15813-1_2
  5. Cuche E., Marquet P., Depeursinge C. Spatial filtering for zero-order and twin-image elimination in digital off-axis holography // Appl. Opt. 2000. V. 39. № 23. P. 4070–4075. https://doi.org/10.1364/AO.39.004070
  6. Gorevoy A., Polschikova O., Machikhin A., et al. Multi-wavelength off-axis digital holographic microscopy with broadly tunable low-coherent sources: Theory, performance and limitations // J. Opt. 2022. V. 24. № 11. P. 115701. https://doi.org/10.1088/2040-8986/ac906a
  7. Польщикова О.В., Горевой А.В., Мачихин А.С. Экспериментальное исследование влияния функции пропускания перестраиваемого акустооптического фильтра на характеристики интерференционной картины во внеосевой схеме цифровой голографии // Светотехника. 2022. № 5. С. 38–43.

       Polschikova O.V., Gorevoy A.V., Machikhin A.S. Experimental study of the influence of the transmission function of acousto-optic tuneable filter on the interference pattern in off-axis digital holography // Light & Engineering. 2022. V. 30. № 6. P. 43–50. https://doi.org/10.33383/2022-083

  1. You J.-W., Ahn J., Kim S., et al. Efficient double-filtering with a single acoustooptic tunable filter // Opt. Exp. 2008. V. 16. № 26. P. 21505–21511. https://doi.org/10.1364/OE.16.021505
  2. Champagne J., Kastelik J.-C., Dupont S., et al. Study of the spectral bandwidth of a double-pass acousto-optic system [Invited] // Appl. Opt. 2018. V. 57. № 10. P. C49–C55. https://doi.org/10.1364/AO.57.000C49
  3. Kastelik J.-C., Benaissa H., Dupont S., et al. Acousto-optic tunable filter using double interaction for sidelobe reduction // Appl. Opt. 2009. V. 48. № 7. P. C4–C10. https://doi.org/10.1364/AO.48.0000C4
  4. Poon T.-C., Liu J.-P. Introduction to modern digital holography: With MATLAB. N.Y.: Cambridge University Press, 2014. 215 p. https://doi.org/10.1017/CBO9781139061346
  5. Katrašnik J., Pernuš F., Likar B. Deconvolution in acousto-optical tunable filter spectrometry // Appl. Spectrosc. 2010. V. 64. № 11. P. 1265–1273. https://doi.org/10.1366/000370210793334945
  6. Gorevoy A.V., Machikhin A.S., Martynov G.N., et al. Spatiospectral transformation of noncollimated light beams diffracted by ultrasound in birefringent crystals // Photonics Res. 2021. V. 9. № 5. P. 687–693. https://doi.org/10.1364/PRJ.417992