مُعدِّل الضوء المكاني

📅 آخر تحديث: ٢ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 1 صور
الموسوعة الحرة
رسم تخطيطي لمعدِّل ضوئي مكاني قائم على البلورات السائلة. البلورات السائلة ذات انكسار مزدوج، لذا فإن تطبيق جهد كهربائي على الخلية يغير معامل الانكسار الفعال الذي تراه الموجة الساقطة، وبالتالي يغير تأخر طور الموجة المنعكسة.

مُعدِّل الضوء المكاني ( SLM ) هو جهاز يتحكم في شدة الضوء أو طوره أو استقطابه بطريقة متغيرة مكانيًا. ومن الأمثلة البسيطة على ذلك شفافية جهاز العرض العلوي . عادةً، عند استخدام مصطلح SLM، يُقصد به إمكانية التحكم في الشفافية بواسطة الحاسوب .

تُسوّق أجهزة تعديل الضوء المكاني (SLMs) بشكل أساسي لعرض الصور ، وأجهزة العرض، [ 1 ] والطباعة الحجرية بدون قناع . كما تُستخدم أجهزة تعديل الضوء المكاني في الحوسبة الضوئية والملاقط الضوئية الهولوغرافية .

عادةً، يقوم مُعدِّل الضوء المكاني (SLM) بتعديل شدة شعاع الضوء. ومع ذلك، من الممكن أيضًا إنتاج أجهزة تُعدِّل طور الشعاع أو كلاً من الشدة والطور في آنٍ واحد. كما يُمكن إنتاج أجهزة تُعدِّل استقطاب الشعاع، وتُعدِّل الاستقطاب والطور والشدة في آنٍ واحد. [ 2 ]

تُستخدم مُعدِّلات الضوء المكاني (SLMs) على نطاق واسع في أنظمة تخزين البيانات الهولوغرافية لترميز المعلومات في شعاع ليزر، على غرار ما تفعله الشفافية في جهاز العرض العلوي. كما يمكن استخدامها كجزء من تقنية العرض الهولوغرافي .

في ثمانينيات القرن الماضي، كانت تُستخدم مُعدِّلات الضوء المكانية الكبيرة (SLMs) على أجهزة العرض العلوية لعرض محتويات شاشة الحاسوب على الشاشة. ومنذ ذلك الحين، طُوِّرت أجهزة عرض أكثر حداثة حيث تُدمج مُعدِّلات الضوء المكانية داخل الجهاز نفسه. وتُستخدم هذه الأجهزة عادةً في الاجتماعات للعروض التقديمية.

يمكن أن تساعد مُعدِّلات الضوء الفراغية المصنوعة من البلورات السائلة في حل المشكلات المتعلقة بمعالجة الجسيمات الدقيقة بالليزر. في هذه الحالة، يمكن تغيير معلمات الشعاع الحلزوني ديناميكيًا. [ 3 ]

مُعدِّل الضوء المكاني المُعنون كهربائياً (EASLM)

كما يوحي اسمه، تُنشأ الصورة على مُعدِّل الضوء المكاني المُعنون كهربائيًا وتُعدَّل إلكترونيًا، كما هو الحال في معظم الشاشات الإلكترونية. تستقبل هذه المُعدِّلات عادةً مدخلات عبر واجهة تقليدية مثل VGA أو DVI. وهي متوفرة بدقة تصل إلى QXGA (2048 × 1536). وعلى عكس الشاشات العادية، فهي عادةً أصغر حجمًا بكثير (بمساحة فعالة تبلغ حوالي 2 سم²  ) لأنها غير مُصممة عادةً للعرض المباشر. ومن أمثلة هذه المُعدِّلات جهاز المرايا الدقيقة الرقمية (DMD) الموجود في قلب شاشات DLP أو شاشات LCoS التي تستخدم البلورات السائلة الفيروكهربائية ( FLCoS ) أو البلورات السائلة النيماتية (تأثير الانكسار المزدوج المُتحكم فيه كهربائيًا).

يمكن أن تكون مُعدِّلات الضوء المكانية عاكسة أو ناقلة للضوء حسب تصميمها والغرض منها. [ 4 ]

أجهزة DMD، اختصارًا لأجهزة المرايا الدقيقة الرقمية، هي مُعدِّلات ضوئية مكانية تعمل تحديدًا مع تعديل السعة الثنائية فقط. [ 5 ] [ 6 ] لا يمكن أن يكون كل بكسل على جهاز SLM إلا في إحدى حالتين: "تشغيل" أو "إيقاف". والغرض الرئيسي من جهاز SLM هو التحكم في سعة الضوء وضبطها.

يمكن تحقيق تعديل الطور باستخدام جهاز DMD من خلال تقنيات التصوير المجسم للي، أو باستخدام طريقة البكسل الفائق. [ 7 ] [ 6 ]

مُعدِّل الضوء المكاني المُعنون بصريًا (OASLM)

تُنشأ الصورة على مُعدِّل الضوء المكاني المُعنون بصريًا، والمعروف أيضًا بصمام الضوء ، وتتغير بتسليط ضوء مُشفَّر بصورة على سطحه الأمامي أو الخلفي. يسمح مستشعر ضوئي لمُعدِّل الضوء المكاني المُعنون بصريًا باستشعار سطوع كل بكسل وإعادة إنتاج الصورة باستخدام البلورات السائلة . وطالما أن مُعدِّل الضوء المكاني المُعنون بصريًا يعمل، تبقى الصورة محفوظة حتى بعد انطفاء الضوء. وتُستخدم إشارة كهربائية لمسح مُعدِّل الضوء المكاني المُعنون بصريًا بالكامل دفعة واحدة.

تُستخدم هذه التقنية غالبًا كمرحلة ثانية في شاشات العرض عالية الدقة، مثل شاشات العرض المجسمة المُولّدة بالحاسوب. في عملية تُسمى التجانب النشط، تُنقل الصور المعروضة على شاشة EASLM بالتتابع إلى أجزاء مختلفة على شاشة OASLM، قبل عرض الصورة كاملةً على شاشة OASLM للمشاهد. وبما أن شاشات EASLM قادرة على العمل بسرعة تصل إلى 2500 إطار في الثانية، فمن الممكن تجانب حوالي 100 نسخة من الصورة على شاشة EASLM على شاشة OASLM مع الاستمرار في عرض فيديو كامل الحركة على شاشة OASLM. وهذا يُتيح إمكانية الحصول على صور بدقة تتجاوز 100 ميجابكسل.

تطبيق في قياس وتشكيل النبضات فائقة السرعة

تقنية مسح الطور التداخلي متعدد الفوتونات داخل النبضة (MIIPS) هي تقنية تعتمد على مسح الطور المُتحكم به حاسوبيًا لمعدِّل ضوئي مكاني خطي. من خلال مسح الطور لنبضة فائقة القصر، لا تقتصر تقنية MIIPS على تحديد خصائص النبضة فحسب، بل تُمكّن أيضًا من التحكم بها للحصول على شكل النبضة المطلوب في البقعة المستهدفة (مثل نبضة محدودة التحويل لتحسين ذروة القدرة، وأشكال نبضات محددة أخرى). تتميز هذه التقنية بمعايرة كاملة وتحكم دقيق في النبضة فائقة القصر، دون أجزاء متحركة، وبإعداد بصري بسيط. تتوفر مُعدِّلات ضوئية مكانية خطية تستخدم عناصر بلورية سائلة نيماتية، قادرة على تعديل السعة أو الطور أو كليهما في آنٍ واحد. [ 8 ] [ 9 ]

انظر أيضاً

مراجع

  • لاري ج. هورنبيك ( TI )، معالجة الضوء الرقمي لتطبيقات عالية السطوع وعالية الدقة ، أرشيفات القرن الحادي والعشرين
  • كومبر، ستيوارت د.؛ كاميرون، كولين د.؛ هيوز، جوناثون ر.؛ شيرين، ديفيد ت.؛ سلينجر، كريستوفر و.؛ سميث، مارك أ.؛ ستانلي، موريس ( كينيتيك )، "معدلات الضوء المكاني الموجهة بصريًا لإعادة تشغيل الصور المجسمة المولدة بواسطة الكمبيوتر"، وقائع SPIE المجلد 4457 ، ص  9-19 (2001)
  • مُعدِّل الضوء المكاني المُعنون بصريًا بالبلورات السائلة ،
  • سلينجر، سي.؛ كاميرون، سي.؛ ستانلي، إم.؛ "التصوير المجسم المُولّد بالحاسوب كتقنية عرض عامة" مؤرشف في 27 سبتمبر 2011 على موقع Wayback Machine ، مجلة IEEE Computer ، المجلد 38 ، العدد 8، أغسطس 2005، الصفحات 46-53
  1. ^ جوليان ، أوريلي (2020-03-01). “مغيرات الضوء المكانية” (PDF) . الضوئيات . 101 (101): 59– 64. بيب كود : 2020Phot..101...59J . دوى : 10.1051/فوتون/202010159 . ردمك 1629-4475 . 
  2. ↑ مورينو، إغناسيو؛ ديفيس، جيفري أ.؛ هيرنانديز، ترافيس م.؛ كوتريل، دون م.؛ ساند، ديفيد (21-12-2011). "التحكم الكامل في استقطاب الضوء من مُعدِّل ضوئي مكاني بلوري سائل" . مجلة أوبتكس إكسبرس . 20 (1): 364-376 . doi : 10.1364/oe.20.000364 . ISSN 1094-4087 . PMID 22274360 .  
  3. ↑ زينتشيك، أ. أ. (2015). "تطبيق مُعدِّلات الضوء المكانية لتوليد أشعة ليزر ذات توزيع طور حلزوني" . المجلة العلمية والتقنية لتكنولوجيا المعلومات والميكانيكا والبصريات . 15 (5): 817-824 . doi : 10.17586/2226-1494-2015-15-5-817-824 .
  4. ↑ هاريمان، جيمي؛ سيراتي، ستيف؛ ستوكلي، جاي (18 أغسطس 2005). "مقارنة بين مُعدِّلات الضوء المكانية الناقلة والعاكسة لتطبيقات التلاعب البصري" . في: دولاكيا، كيشان؛ سبالدينغ، غابرييل سي. (محرران). الحبس البصري والتلاعب الدقيق البصري II . المجلد 5930. الصفحات 59302D. doi : 10.1117/12.619283 .  
  5. ↑ هيلمان، براندون؛ تاكاشيما، يوزورو (16 يوليو 2019). "تعديل الضوء الزاوي والمكاني بواسطة جهاز مرآة دقيقة رقمية واحدة لإخراج صور متعددة وامتداد ضوئي مضاعف تقريبًا" . مجلة أوبتكس إكسبرس . 27 (15): 21477-21496 . Bibcode : 2019OExpr..2721477H . doi : 10.1364/oe.27.021477 . hdl : 10150/633995 . ISSN 1094-4087 . PMID 31510225 .  
  6. ١ ٢ "إعداد جهاز DMD: تأثيرات الانحراف - Wavefrontshaping.net" . www.wavefrontshaping.net . مؤرشف من الأصل بتاريخ ٢٠٢٤-٠٦-٢٥ . تم الاطلاع عليه بتاريخ ٢٠٢٤-٠٢-١٠ .
  7. ↑ جوردن، سيباستيانوس أ.؛ بيرتولوتي، جاكوبو؛ موسك، ألارد ب. (17 يوليو 2014). "تعديل السعة والطور المكاني القائم على البكسلات الفائقة باستخدام جهاز المرايا الدقيقة الرقمية" . أوبتكس إكسبرس . 22 (15): 17999-25909 . arXiv : 1405.3893 . Bibcode : 2014OExpr..2217999G . doi : 10.1364/oe.22.017999 . ISSN 1094-4087 . PMID 25089419 .  
  8. ↑ أ.م. واينر. "تشكيل نبضات الفيمتو ثانية باستخدام مُعدِّلات الضوء المكانية" (ملف PDF) . مراجعة الأدوات العلمية، المجلد 71، العدد 5، مايو 2000. تاريخ الاسترجاع: 6 يوليو 2010 .
  9. ↑ أ. د. تشاندرا وأ. بانيرجي (2020). "معايرة طور سريعة لمعدِّل ضوئي مكاني باستخدام أقنعة طورية مبتكرة وتحسين كفاءته باستخدام خوارزمية تكرارية" . مجلة البصريات الحديثة . 67 (7). مجلة البصريات الحديثة، المجلد 67، العدد 7، 18 مايو 2020: 628-637 . arXiv : 1811.03297 . Bibcode : 2020JMOp...67..628C . doi : 10.1080/09500340.2020.1760954 . S2CID 219646821 .