Фантомная поляриметрия с пространственным модулятором оптического излучения для формирования структурированных полей

Шумигай В.С., Морева П.Е., Наседкин Б.А., Исмагилов А.О., Черных А.В., Гайдаш А.А., Козубов А.В., Киселев А.Д., Цыпкин А.Н.

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Шумигай В.С., Морева П.Е., Наседкин Б.А., Исмагилов А.О., Черных А.В., Гайдаш А.А., Козубов А.В., Киселев А.Д., Цыпкин А.Н. Фантомная поляриметрия с пространственным модулятором оптического излучения для формирования структурированных полей // Оптический журнал. 2024. Т. 91. № 5. С. 25–32. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2024-91-05-25-32

Shumigai V.S., Moreva P.E., Nasedkin B.A., Ismagilov A.O., Chernykh A.V., Gaidash A.A., Kozubov A.V., Kiselev A.D., Tcypkin A.N. Ghost polarimetry with a spatial light modulator for creation of structured illumination patterns [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2024. V. 91. № 5. P. 25–32. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2024-91-05-25-32

Ссылка на англоязычную версию:

Аннотация:

Предмет исследования. Пространственное распределение поляризационных свойств объектов с линейным дихроизмом. Цель. Создание схемы фантомной поляриметрии с пространственным модулятором оптического излучения для контроля оптических полей, освещающих объект с линейным дихроизмом. Метод. Измерение методом фантомной поляриметрии интегральной интенсивности излучения, прошедшего через объект. Численный расчет корреляционных функций интенсивностей двух наборов оптических полей с ортогональными поляризациями для дальнейшего расчета модуля азимута анизотропии объекта с линейным дихроизмом. Основные результаты. Разработана установка фантомной поляриметрии с использованием пространственного модулятора оптического излучения для контроля характеристик структурированных оптических полей. Получены картины поляризационных свойств трех объектов с линейным дихроизмом. Практическая значимость. Фантомная поляриметрия имеет ряд преимуществ относительно традиционных методов получения поляризационных картин при исследовании объектов в условиях низкой интенсивности излучения, повышенной турбулентности среды, а также в спектральных диапазонах, в которых традиционные приборы измерения дорогостоящи или недоступны. Введение в схему фантомной поляриметрии пространственного модулятора оптического излучения позволяет отказаться от необходимости регистрации генерируемых полей. Данная модификация позволит варьировать характеристики оптических полей под конкретные объекты в микробиологических и медицинских исследованиях.

Ключевые слова:

фантомная поляриметрия, структурированное оптическое поле, азимут анизотропии, линейный дихроизм

Благодарность:

работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки РФ в рамках Государственного задания (Паспорт № 2019-0903)

Коды OCIS: 110.5405, 110.3010, 110.1758

Список источников:

1. Li X., Deng C., Chen M., et al. Ghost imaging for an axially moving target with an unknown constant speed // Photonics Research. 2015. V. 3. № 4. P. 153–157. https://doi.org/10.1364/PRJ.3.000153
2. Gong W., Zhao C., Yu H., et al. Three-dimensional ghost imaging lidar via sparsity constraint // Sci. Rep. 2016. V. 6. № 1. P. 1–6. https://doi.org/10.1038/ srep26133
3. Karmakar S., Meyers R.E., Shih Y. Noninvasive high resolving power entangled photon quantum microscope // J. Biomed. Opt. 2015. V. 20. № 1. P. 016008. https://doi.org/10.1117/1.JBO.20.1.016008
4. Huang W., Tan W., Qin H., et al. Edge detection based on ghost imaging through biological tissue // JOSA B. 2023. V. 40. № 7. P. 1696–1702. https://doi. org/10.1364/JOSAB.492919
5. Wu J., Xie Z., Liu Z., et al. Multiple-image encryption based on computational ghost imaging // Opt. Commun. 2016. V. 359. P. 38–43. https://doi.org/10.1016/j.optcom.2015.09.039
6. Kellock H., Setälä T., Friberg A.T., et al. Polarimetry by classical ghost diffraction // J. Opt. 2014. V. 16. № 5. P. 055702. https://doi.org/10.1088/2040-8978/16/5/055702
7. Магницкий С. А., Агапов Д.П., Беловолов И.А. и др. Фантомная поляриметрия в классическом и квантовом свете // Вестник Московского Университета. 2021. Т. 3. № 6. С. 12–25. Magnitskiy S.A., Agapov D.P., Belovolov I.A., et al. Ghost polarimetry in classical and quantum light // Moscow University Physics Bulletin. 2021. V. 76. № 6. P. 424–439. https://doi.org/10.3103/S0027134921060060
8. Morris P.A., Aspden R.S., Bell J.E.C., et al. Imaging with a small number of photons // Nature Commun. 2015. V. 6. № 1. P. 5913. https://doi.org/10.1038/ncomms6913
9. Karmakar S. На пути к 100% видности в безлинзовых системах получения фантомных изображений в солнечном свете [in English] // Оптический журнал. 2020. Т. 87. № 7. С. 24–30. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2020-87-07-24-30. Karmakar S. Towards 100% visibility in lensless ghost imaging with sunlight // J. Opt. Technol. 2020. V. 87. № 7. P. 405–409. https://doi.org/10.1364/JOT.87.000405
10. Meyers R.E., Deacon K.S., Shih Y. Turbulence-free ghost imaging // Appl. Phys. Lett. 2011. V. 98. № 11. P. 111115-1–111115-3. https://doi.org/10.1063/1.3567931
11. Shirai T., Kellock H., Setälä T., et al. Imaging through an aberrating medium with classical ghost diffraction // JOSA A. 2012. V. 29. № 7. P. 1288–1292. https://doi.org/10.1364/JOSAA.29.001288
12. Yu H., Lu R., Han S., et al. Fourier-transform ghost imaging with hard X rays // Phys. Rev. Lett. 2016. V. 117. № 11. P. 113901. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.117.113901
13. Pelliccia D., Rack A., Scheel M., et al. Experimental X-ray ghost imaging // Phys. Rev. Lett. 2016. V. 117. № 11. P. 113902. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.117.113902
14. Olivieri L., Gongora J.S.T., Peters L., et al. Hyperspectral terahertz microscopy via nonlinear ghost imaging // Optica. 2020. V. 7. № 2. P. 186–191. https://doi.org/10.1364/OPTICA.381035
15. Ghosh N., Vitkin I.A. Tissue polarimetry: Concepts, challenges, applications, and outlook // J. Biomed. Opt. 2011. V. 16. № 11. P. 110801–110801-29. https://doi.org/ 10.1117/1.3652896
16. Weinreb R.N., Zangwill L., Berry C.C., et al. Detection of glaucoma with scanning laser polarimetry // Archives of Ophthalmology. 1998. V. 116. № 12. P. 1583–1589. https://doi.org/10.1001/archopht.116. 12.1583
17. Li X., Han Y., Wang H., et al. Polarimetric imaging through scattering media: A review // Frontiers in Physics. 2022. V. 10. P. 815296. https://doi.org/10.3389/fphy.2022.815296
18. Ghosh N., Banerjee A., Soni J. Turbid medium polarimetry in biomedical imaging and diagnosis // The European Phys. J. — Appl. Phys. 2011. V. 54. № 3. P. 30001. https://doi.org/10.1051/epjap/2011110017
19. Huang W., Tan W., Qin H., et al. Edge detection based on ghost imaging through biological tissue // JOSA B. 2023. V. 40. № 7. P. 1696–1702. https://doi.org/10.1364/JOSAB.492919
20. Gibson G.M., Johnson S.D., Padgett M.J. Singlepixel imaging 12 years on: A review // Opt. Exp. 2020. V. 28. № 19. P. 28190–28208. https://doi.org/10.1364/OE.403195
21. Bromberg Y., Katz O., Silberberg Y. Ghost imaging with a single detector // Phys. Rev. A. 2009. V. 79. № 5. P. 053840. https://doi.org/10.1103/PhysRevA.79. 053840
22. Gerchberg R.W. A practical algorithm for the determination of phase from image and diffraction plane pictures // Optik. 1972. V. 35. P. 237–246.
23. Magnitskiy S., Agapov D., Chirkin A. Ghost polarimetry with unpolarized pseudo-thermal light // Opt. Lett. 2020. V. 45. № 13. P. 3641–3644. https://doi. org/10.1364/OL.387234
24. Титаренко М.А., Малашин Р.О. Исследование способностей нейронных сетей к извлечению и использованию семантической информации при обучении восстановлению зашумлённых изображений // Оптический журнал. 2022. Т. 89. № 2. С. 25–35. http:// doi.org/10.17586/1023-5086-2022-89-02-25-35. Titarenko M.A., Malashin R.O. Study of the ability of
neural networks to extract and use semantic information when they are trained to reconstruct noisy images // J. Opt. Technol. 2022. V. 89. № 2. P. 81–88. https:// doi.org/10.1364/JOT.89.000081