IPRI - www.ipri.kiev.ua -  IPRI - www.ipri.kiev.ua -

«Фізико-технічні основи підвищення роздільної здатності когерентних оптичних систем запису та відображення інформації»

Звіт по НДР: с. 226, рис. 77, табл. 6, джерел 175

РЕФЕРАТ

ОБ’ЄКТ ДОСЛІДЖЕННЯ:

Методи підвищення роздільної здатності оптичних систем запису та відображення інформації з лазерними джерелами світла.

МЕТА  ДОСЛІДЖЕННЯ:

Метою даної НДР є розробка методів зниження рівня когерентних спеклових шумів в оптичних системах запису інформації сфокусованим лазерним випромінюванням, лазерних проекційних системах і скануючих мікроскопах.

РЕЗУЛЬТАТИ  ДОСЛІДЖЕНЬ

1.      Розроблено новий метод зниження спеклових шумів в 1D сканувальних лазерних проекторах, що базується на використанні одновимірних дифракційних елементів, які моделюють фазовий фронт лазерного пучка у відповідності до коду Баркера. Розроблена математична модель методу і проаналізовано  залежність його ефективності від конструкційних параметрів і абераційних характеристик оптичної системи проектора. Розроблено модифікацію методу з використанням для створення зображення 2-х або 3-х декорельованих лазерних пучків. Експериментально підтверджено, що розроблені методи дозволили в 3-4 рази зменшити рівень спеклових шумів в лазерних проекторах.  

2.      Розроблено новий метод зменшення спеклових шумів в лазерних проекторах з стаціонарним лазерним пучком з використанням регулярних двовимірних дифракційних оптичних елементів, що моделюють фазовий фронт лазерного пучка у відповідності до двовимірного коду Баркера або М-послідовностей. Отримані функціональні залежності зменшення спеклових шумів у залежності від довжини хвилі лазеру, довжини коду і параметрів оптичної системи. Теоретично доведено  і експериментально підтверджено, що запропонований в роботі метод дозволяє зменшити рівень спеклових шумів більш ніж у 9 разів.

3.      Запропоновано декілька технічних реалізацій роботі методу зменшення спеклових шумів: реалізація на основі двох одновимірних дифракційних оптичних елементів;  реалізація на основі двовимірного дифракційного елементу; реалізація методу на основі дифракційного елементу, що має спіральну структуру; реалізація методу на основі рідкокристалічних панелей.

4.      Проведений аналіз структур ближньопольових зондів, що можуть бути застосовані в ближньопольовому оптичному записі інформації і показано, що освітлювальний режим зчитування є критично чутливим до  фонового випромінювання. Розроблена математична модель спеклової твердотільно-імерсійної лінзи. Показано, що надщільний оптичний запис на основі твердотільно-імерсійної лінзи може бути реалізований тільки для випадку детектування сигналу за променем, що пройшов.

5.      Показано, що вплив інтерференційних ефектів та паразитний сигнал від сусідніх пітів у магнітооптичному диску на основі CoFe-MgO/Au/HfO2 обумовлений фоновим випромінюванням і незначною мірою змінює амплітуду сигналу.

6.      Встановлено, що шарувата структура CoFe-MgO/Au/HfO2 характеризується величиною полярного ефекту Керра, яка складає близько 1,2o, що майже у 5 разів більше, ніж величина полярного ефекту Керра у гранульованій структурі CoFe-MgO.

7.      Проведене чисельне моделювання і аналіз даних параметрів оптичного запису інформації на основі запропонованої структури магнітооптичного диску. Показано, що велика ефективність ближньопольового методу запису досягається завдяки використанню мікросмужкового зонду, що може бути  використано при надщільному оптичному записі інформації.

КЛЮЧОВІ СЛОВА: лазерні проекційні системи, спекли, магнітний запис, оптичний запис, магнітооптичний запис, наноструктуровані середовища, поверхневі плазмонні поляритони.

Умови отримання звіту за адресою:

03113, Київ, вул. М.Шпака, 2, ІПРІ НАН України.

 ЗМІСТ

 ВСТУП…………………………………………………………………….......................................................................................................................................8         

РОЗДІЛ 1. РОЗРОБКА МЕТОДІВ ЗМЕНШЕННЯ СПЕКЛОВИХ ШУМІВ В 1D СКАНУВАЛЬНИХ  ЛАЗЕРНИХ ПРОЕКТОРАХ………………………………………12

1.1 Принцип роботи пристроїв відтворення інформації когерентним пучком cвітла…………………………………………….…………………….....………….23

1.2 Методи зменшення спеклів в 1D лазерних проекторах з використанням 1D дифракційного елемента на основі коду Баркера….….27

1.3 Аналіз впливу розфокусованого об’єктиву з абераціями на спеклову структуру в 1D лазерних проекторах…………………………..………43

1.4 Метод зменшення спеклів в 1D лазерних проекторах, що базується на використанні декореляції  декількох лазерних пучків.…….61

1.5 Висновки……………………………………………………………..............................................................................................…………………….79

РОЗДІЛ 2. РОЗРОБКА МЕТОДІВ ЗМЕНШЕННЯ СПЕКЛОВИХ ШУМІВ В ЛАЗЕРНИХ ПРОЕКТОРАХ З СТАЦІОНАРНИМ ЛАЗЕРНИМ ПРОМЕНЕМ……81

2.1 Методи зменшення рівня спеклових шумів базований на двох одновимірних ДОЕ на основі коду Баркера …………………………………..…81

2.1.1  Математична модель методу зменшення рівня спеклових шумів…………....................................................................………....85

2.1.2  Результати моделювання в наближенні ідеальної оптичної системи з точною передачею фазових хар-тик коду Баркера.........92

2.1.3 Моделювання оптичної системи з малою числовою апертурою з ДОЕ з неоптимальною глибиною рельєфу…………………………….....97

2.2 Метод зменшення спеклових шумів заснований на одному рухому 2D дифракційному оптичному елементі на основі 2D кодової послідовності Баркера.......................................................................................................................…105

2.3 Оптичні схеми для зменшення  спеклових шумів дифракційними оптичними елементами на основі коду Баркера…………………….....116

2.4 Експериментальна оцінка ефективності зменшення спеклових шумів.

2.5 Висновки….................................................................................................................................................................135

РОЗДІЛ 3. МЕТОДИ ЗАСТОСУВАННЯ СПЕКЛОВОЇ ТВЕРДОТІЛЬНО-ІМЕРСІЙНОЇ ЛІНЗИ В ОПТИЧНОМУ ЗАПИСІ…….................................147

3.1 Розробка спеклової таердотільно-імерсійної лінзи……………………………...........................................................................………..149

3.2 Розробка методу ближньопольового оптичного методу запису інформації мікросмужковим зондом…………………………...............…..160

3.3 Визначення коефіцієнту передачі за дальнім полем мікросмужкового зонду……………………………………………………...............…….……...170

3.4 Визначення параметрів сигналу в освітлювальному режимі  ближньопольового запису з використанням мікросмужкової лінії....173

3.5 Висновки……………………………………………………………............................................................................................……………………...184

РОЗДІЛ 4. МЕТОДИ ПІДСИЛЕННЯ МАГНІТО-ОПТИЧНОГО ЕФЕКТУ У ШАРІ МАГНІТНИХ НАНОЧАСТИНОК……………………………………….…..189

4.1 Структура магніто-оптичного матеріалу на основі магнітних наночастинок…………………....…………………………..........……………. 189

4.2 Моделювання МО структури…………………………………………………......................................................................................…….……192

4.3 Результати експериментальних вимірювань МО сигналу………........................................................................………………….…..197

4.4 Висновки……………………………………………………………………............................................................................................……………...207

ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ………………………………………………….............................................................................................……………….…208

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ……………………………………………….............................................................................................……………………...210