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Control de la respuesta de un sistema óptico mediante pupilas de transmisión no uniforme y lentes multiplexadas

by López Coronado, Octavi

Abstract (Summary)
En este trabajo se han investigado diferentes técnicas para generar elementos ópticos difractivos que modifican el perfil de intensidad a lo largo del eje y las propiedades de apodización e hiperresolución transversales de un sistema óptico, y se han implementado experimentalmente mediante un modulador espacial de luz de cristal líquido (LCSLM). En primer lugar se han diseñado e implementado pupilas complejas de transmisión no uniforme, con el objeto de modificar el perfil de la intensidad a lo largo del eje en las proximidades del plano imagen de un sistema convergente y lograr perfiles arbitrarios con características de interés. Se ha propuesto un método para diseñar las pupilas de transmisión no uniforme basado en la relación de Transformada de Fourier que existe entre la función compleja radial de una pupila con simetría axial y la función del perfil de intensidad a lo largo del eje óptico. El método utiliza un algoritmo iterativo para obtener la función de pupila compleja a partir de un perfil de intensidad deseado, que tiene en cuenta las restricciones de resolución y de tamaño del modulador. Se ha comprobado numéricamente que el método iterativo propuesto para el diseño de las pupilas converge a funciones pupila que ofrecen respuestas en intensidad a lo largo del eje similares a los perfiles de intensidad deseados. Las pupilas se han implementado en un modulador espacial de luz en configuración sólo de fase. Se ha evaluado numérica y experimentalmente el resultado de estas pupilas comparando el perfil de intensidad deseado con el perfil obtenido a lo largo del eje, y se han analizado las respuestas para la imagen de un punto en los diferentes planos transversales. Se ha comprobado experimentalmente que la técnica modifica satisfactoriamente el perfil de intensidad a lo largo del eje para zonas cercanas al plano de mejor imagen, tanto para perfiles rectangulares de diferentes anchuras (diferentes profundidades de foco) como para un perfil triangular, un perfil consistente en dos rectángulos de la misma altura (doble foco) y un perfil asimétrico consistente en dos rectángulos de diferentes alturas. En la segunda parte de este trabajo se proponen diferentes métodos para multiplexar lentes de diferentes potencias en un mismo LCSLM, con el objeto de conseguir un incremento de la profundidad de foco mediante el solapamiento de los máximos de intensidad a lo largo del eje. Se han propuesto tres métodos: el multiplexado por anillos, el multiplexado por sectores y el multiplexado aleatorio. Se ha observado que el multiplexado aleatorio es el más satisfactorio para incrementar la DOF del sistema óptico. Esta opción de multiplexado proporciona un perfil de intensidad uniforme a lo largo de toda la DOF y una estructura de las PSF también uniforme a lo largo de ese intervalo, por lo que es muy adecuado para la formación de imágenes extensas. Se ha estudiado la respuesta del multiplexado aleatorio para la obtención de imágenes extensas con iluminación incoherente. Para ello, en primer lugar se ha evaluado numéricamente la MTF en el plano de mejor imagen y en planos desenfocados para diferentes opciones del multiplexado aleatorio. A continuación, se han obtenido los resultados experimentales para la imagen de objetos extensos a diferentes distancias de desenfoque y se han comparado con el resultado para una lente de Fresnel de una sola focal. Se ha observado que el multiplexado aleatorio ofrece resultados satisfactorios, en términos de resolución y de contraste, a lo largo de toda la profundidad de foco extendida.
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Bibliographical Information:

Advisor:Campos Coloma, Juan

School:Universitat Autónoma de Barcelona

School Location:Spain

Source Type:Master's Thesis

Keywords:404 departament de fisica

ISBN:

Date of Publication:07/20/2007

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