Временная динамика модуляции фазы жидкокристаллического пространственно-временного модулятора света

Рассмотрены жидкокристаллические пространственно-временные модуляторы света для точной динамической манипуляции когерентными световыми полями в пространстве, используемые в дифракционных оптоэлектронных системах оптической обработки данных. Для анализа возможности скоростной модуляции световых полей представлены результаты исследования временной динамики жидкокристаллического пространственно-временного модулятора света HoloEye PLUTO-2 VIS-016. Проведены эксперименты с применением бинарных фазовых компьютерно-синтезированных голограмм и бинарных фокусирующих фазовых дифракционных оптических элементов. По экспериментальным данным определены временные характеристики отклика модулятора. При выводе модели дифракционной структуры на экран пространственно-временного модулятора света время нарастания дифракционной эффективности составило 146 мс, при переключении на новую модель время спада составило 97 мс. Полученные результаты позволили реализовать динамическое формирование переменного дифракционного поля на частоте обновления 2 Гц с уровнем помехи –16 дБ. Увеличение частоты обновления моделей дифракционных структур повышает уровень межкадровой помехи в формируемом дифракционном поле, а при обновлении с частотой, указанной в спецификации, фактически невозможно разделить сформированные распределения. Согласно полученным результатам исследованная модель модулятора рекомендуется для высокоточного формирования комплексных дифракционных полей с более низкой частотой обновления кадров, чем заявлено. Определение фактической частоты смены кадров по временам нарастания и спада дифракционной эффективности позволяет корректно определять минимальное время работы информационной оптической системы, содержащей жидкокристаллический пространственно-временной модулятор света.

1. Zoabi Y., Deri-Rozov S., Shomron, N., NPJ Digital Medicine, 2021, vol. 4, p. 3. https://doi.org/10.1038/s41746-020-00372-6

2. Jiang C., Zhang H., Ren Y., Han Z., Chen K. C., Hanzo L., IEEE Wireless Communications, 2017, vol. 24, pp. 98–105. https://doi.org/10.1109/MWC.2016.1500356WC

3. Wei H., Laszewski M., Kehtarnavaz N., Deep Learning-Based Person Detection and Classification for Far Field Video Surveillance, IEEE 13th Dallas Circuits and Systems Conference (DCAS), Dallas, TX, USA, 2018, pp. 1–4. https://doi.org/10.1109/DCAS.2018.8620111

4. Collobert R., Weston J., Proceeding 25th International Conference on Machine Learning, Helsinki, Finland, July 5–9, 2008, pp. 160–167. https://doi.org/10.1145/1390156.1390177

5. Macfaden A. J., Gordon G. S. D., Wilkinson T. D., Scientific Reports, 2017, vol.7, 13667. https://doi.org/10.1038/s41598-017-13733-1

6. Mario Miscuglio, Zibo Hu, Shurui Li, et al., Optica, 2020, vol. 7, pp. 1812–1819. https://doi.org/10.1364/OPTICA.408659

7. Ping Xu, Chunquan Hong, Guanxiao Cheng, Liang Zhou, Zhilong Sun, Optics Express, 2015, vol. 23, pp. 6773–6779. https://doi.org/10.1364/OE.23.006773

8. Zuo Y., Zhao Y., Chen Y, Du S., Liu J., Physical Review Applied, 2021, vol. 15, 054036. https://doi.org/10.1103/PhysRevApplied.15.054034

9. Long Y., Wang Z., He B., Nie T., Zhang X., Fu T., Sensors, 2022, vol. 19, 7110. https://doi.org/10.3390/s22197110

10. Rahman M., Li J., Mengu D., Rivenson Y., Ozcan A., Light: Science & Applications, 2021, vol. 10, 14. https://doi.org/10.1038/s41377-020-00446-w

11. Shao J., Zhou L., Yeung S. Y. F., Lei T., Zhang W., Yuan X., Life, 2013, vol. 13, no. 5, 1148. https://doi.org/10.3390/life13051148

12. Евтихиев Н. Н., Краснов В. В., Рябцев И. П., Родин В. Г., Стариков Р. С., Черёмхин П. А. Измерение модуляции фазового жидкокристаллического модулятора света Santec SLM-200 и анализ его применимости для реконструкции изображений с дифракционных элементов // Измерительная техника. 2021. № 5. С. 4–8. https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2021-5-4-8

13. Evtikhiev N., Zlokazov E., Starikov S., Starikov R., Shaulskiy D., Proceeding SPIE, 2010, vol. 7835, 78350M. https://doi.org/10.1117/12.864457

14. Злоказов Е. Ю. Методы и алгоритмы компьютерного синтеза голограммных элементов для получения комплексного импульсного отклика оптических систем обработки информации на основе современных пространственных модуляторов света // Квантовая электроника. 2020. Т. 50. № 7. С. 643–652. https://doi.org/10.1070/QEL17291

15. Краснов В. В., Стариков Р. С., Злоказов Е. Ю. Метод формирования единственного сфокусированного порядка дифракции при помощи бинарных амплитудных дифракционных элементов без пространственной несущей // Оптика и спектроскопия. 2021. Т. 129. № 4. С. 436–442. https://doi.org/10.21883/OS.2021.04.50771.292-20

16. Gerchberg R., Saxton W., A practical algorithm for the determination of plane from image and diffraction pictures, Optik, 1972, vol. 2, no. 2, pp. 237–246.

17. Krasnov V., Proceeding SPIE, 2016, vol. 10022, 1002226. https://doi.org/10.1117/12.2246410