Informatyka optyczna
Prowadzący: Prof. dr hab. Andrzej Kołodziejczyk
Semestr : 8 - 2 godziny laboratorium tygodniowo
Przedmioty poprzedzające: Optyka fourierowska, Podstawy optyki - laboratorium
Forma zaliczenia: średnia ważona z ocen ze sprawozdań i sprawdzianów
Program :
Zestaw 5 zaawansowanych ćwiczeń (po 6h każde) poświęconym optyce koherentnej - optycznemu przetwarzaniu informacji. W ramach ćwiczeń realizowane są nastpujące tematy: filtracje przestrzenne, splot, korelacja, hologram Fresnela, Fouriera i Bentona. Laboratorium związane jest z wykładem pt. Optyka fourierowska.
Ćwiczenie 1. Optyczna filtracja sygnałów informatycznych.
Ćwiczenie poświęcone jest optycznej obróbce sygnałów niosących informację. Dzieki filtracjom przestrzennym widm obiektów - przeprowadzanych w płaszczyźnie Fouriera - uzyskuje się różne efekty na sygnale wyjściowym. W ramach ćwiczenia przeprowadza się detekcję i wyostrzanie krawędzi, odwracanie kontrastu oraz modulację typu "teta".
Ćwiczenie 2. Hologram Fresnela
Holografia umożliwia zapis pełnej informacji o obiekcie optycznym, zarówno amplitudowej jak i fazowej. Dzięki temu można m.in. odtwarzać trójwymiarowe obiekty w ich naturalnym, przestrzennym kształcie. Technika holograficzna polega na rejestracji natężeniowego pola świetlnego, powstającego w wyniku interferencji wzajemnie spójnych fal: przedmiotowej pochodzącej od obiektu i fali odniesienia. W ramach ćwiczenia rejestruje się zaawansowany hologram obiektu trójwymiarowego.
Ćwiczenie 3. Hologram Fouriera
Zamiast rejestrować wprost falę ugiętą i odbitą od obiektu można rejestrować na hologramie jego widmo Fouriera. Widmo Fouriera zadanego obiektu jest w ogólnoci funkcją zespoloną. Rejestrując więc widmo Fouriera w sposób holograficzny zapisujemy jego amplitudę, a także fazę. W ten sposób możemy zachować pełną informację o obiekcie. Transformację Fouriera w układzie optycznym możemy łatwo przeprowadzić przy użyciu pojedynczej, cienkiej soczewki.
Ćwiczenie 4. Koherentne korelatory optyczne.
W układzie optycznym przeprowadzane są operacje splotu i korelacji 2 dwuwymiarowych sygnałów. Wykonywana w ramach ćwiczenia korelacja prezentowana jest na przykładzie optycznego rozpoznawania określonych liter w zadanym tekście.
Ćwiczenie 5. Hologram Bentona.
W ramach ćwiczenia nr 2 wykonany został hologram fresnelowski sceny przestrzennej. Hologramy zapisywane są przy użyciu światła spójnego. Hologram fresnelowski musi być także odtwarzany przy pomocy światła spójnego. Ten ostatni fakt stanowi pewne ograniczenie. Do zaprezentowania wyników uzyskanych w ramach ćwiczenia 2 potrzebny jest laser wraz z układem optycznym. Wydaje się być bardzo atrakcyjnym celem opracowanie takiej techniki wykonania hologramu, która umożliwia jego odtwarzanie w świetle białym (pojedyncza żarówka , światło słoneczne itp.). Okazuje się, że takie techniki istnieją. Hologramy grube (zwane też objętościowymi) oraz bentonowskie (zwane też tęczowymi) można odtwarzać w białym świetle. Studenci - na bazie zapisanego w ramach ćwiczenia nr 2 hologramu - wykonują hologram bentonowski.
|
