Optik görüntüleme sistemleri bilim ve teknolojideki temel araçlardır, doğrudan karar veren kritik bir parametre olarak ortaya koyar ve bir örnekten elde edilebilir bilgiler verir. Coherence görüntü oluşturma, [[Dönetici:0))) ile ilgili olarak, optik koherens tomografi gibi fiziksel sınıflandırma yöntemlerini tanımlar ve bu makaledeki performanslarını nasıl genişletebilir.

Optik Sistemlerin Coherence Anlamak

Fiziksel optiklerde, koherens, bir ışık dalgasının aşamasının uzayda ve zaman içinde farklı noktalarda nasıl iyi ilişkili olduğu bir ölçüdür. Mükemmel bir koherent dalga - idealize lazer kiriş gibi - tüm dalga ve uzun zaman aralıkları boyunca sabit bir faz ilişkisi vardır.

Eşlik anlamak önemlidir, çünkü görüntüleme sistemleri uygulamaya bağlı olarak ışık dalgalarının yapıcı ve yıkıcı müdahalesine güvenir.Incoherent aydınlatma, yoğunlukların lineer olarak eklendiği görüntüler üretir, koherent aydınlatma, uygulamaya bağlı olarak faza duyarlı bir müdahale sunar. Van Cittert-Zernike theorem, bir kaynağın mekansal koherens büyüklüğüne ilişkin matematiksel bir çerçeve sağlar, astronomik bir görüntüleme ve optik tasarımda yaygın olarak kullanılan bir ilkedir.

Temporal Coherence

Temporal koherence, uzayda belirli bir noktada bir ışık dalgasının faz stabilitesini açıklar. kaynağın spektral genişliği ile doğrudan ilgilidir: 100 nm bant genişliği ile daha uzun süre ve tutarlılık süresi vardır. Örneğin, bir monochromatik lazer, iki kirişin üzerinde uzun süre boyunca bir aradaki fark, 100 nm bant genişliği ile hassas bir şekilde kullanım için hassas bir şekilde kullanım için bir anahtarlama süresine sahiptir.

Spasal Coherence

Spasal koherens, aynı anda bir dalga içinde iki nokta arasındaki faz ilişkisini karakterize eder. Kaynak büyüklüğü ve kaynaktan uzaklığı, holografi ve koherent diffraction görüntüleme için temel oluşturur, geniş bir kaynak görüntüleme sistemi ile, düşük uzaysal koherens, ince görüntülemede kullanılan bir optik görüntülemede keskinliği etkiler.

Coherence ve onların Görüntüleme Üzerine Etkileri

Optik bir sistemde tutarlılık derecesi ışık kaynağını seçerek ayarlanabilir ve aydınlatma geometrisini kontrol edebilir. Farklı kaynaklar sergi karakteristik tutarlı özellikleri:

  • [FONT:0]Lasers:[Dönemli ve uzaysal koherensler, kesin müdahale ölçümlerini, holografiyi ve konfokal mikroscopy'ı sağlar. Ancak, lazer ışığı genellikle dönen diyalektörler veya uzaysal ışık modülleri gibi yöntemler yoluyla yönetilen spekülatif eserler üretir.
  • [FONT=0) Superluminescent diyotlar (SLD)[Dönderler) Düşük zaman zaman zaman tutarlılığı (broad bant genişliği) ve orta uzaysal koherens için tercih edilen kaynaktır çünkü derin doku görüntüleme için yeterli yoğunluk sağlarlar.
  • [FONT=0) Işık-eating diyots (LEDler): ), Küçük bir aperture ile çiftleşmemiş olmayan, uzun ömürlü ve makul olmayan spekülatifler.
  • [0]Synchrotron radyasyonu ve ücretsiz elektron lazerleri: [DüzD: 1) Son derece yüksek parlaklık ve kısmi koherens, X-ray koherent diffraktif nanoyapıların geleneksel lenslerin diffüz limitinin ötesindeki kararlarına olanak sağlar.
  • [FONT:0] ⁇ kaynaklar (canlı, ark lambaları): ), genel aydınlatma için uygun, ancak büyük ölçüde müdahale bazlı görüntüleme için uygun olmayan, spektroskopi ve geniş bant genişliği gerekli olduğu görüntülemede önemli kalırlar.

Örneğin, konherens rejiminin seçimi doğrudan görüntüleme yöntemlerinin uygulanabilir olduğunu dikte eder. Örneğin, Interferometry en az kısmi zaman tutarlı gerektirir, holografi hem yüksek zaman hem de uzaysal koherens talep eder. Bu ticaret-offları anlamak, belirli bilimsel veya endüstriyel görevler için optik sistemleri tasarlamak için merkezidir.

Coherence Görüntüleme Performansı Nasıl Geliştirilir

Coherence sadece tolere edilecek bir özellik değildir - incoherent ışık ile imkansız görüntüleme yetenekleri elde etmek için aktif olarak yararlanabilir.

Interference ile geliştirilmiş bir karar

Eş zamanlı görüntüleme sistemleri, çözünürlük yalnızca hedefin sayısal apertures tarafından sınırlı değildir. Eşdeğer alanı ile referans alanı arasındaki fark alt dalga uzunluğundaki bilgi sağlar.0) Eşdeğerli bir optik aperture mikroscopy ve interferometrik aperture mikroscopy limitleri, çok daha sonra yüksek çözünürlükte bir görüntüden yararlanarak yüksek çözünürlükte bir görüntü oluşturabilir.

Weakly Scattering Objects için gelişmiş Contrast

Birçok biyolojik örnek optik olarak şeffaftır ve mikro kopyaların aksine, konherent bir ışık, faz kontrastı ve diffüzasyon teknikleri aracılığıyla, yüzeysel varyasyonları yoğunluksal varyasyonlara dönüştürür.InİLFLT:0)Zernike faz kontrast mikrocopy), bu tür bir faz-dönüşümüsüzlüğü daha az verimlidir.

Yüksek-Sensitivite Interferometrik ölçümler

Coherent algılama, optik yol uzunluğu değişikliklerin ölçümlerini bir dalga boyunun küçük olarak sağlar. Bu, yüzey profiliometride uygulamaları bulur, su analizi ve çekimsel- dalga algılaması ile ilgili olarak, kaynak uzunluğu maksimum ölçülebilir bir yol belirler; stabilleştirilmiş bir lazer gibi yüksek bir coherent kaynağın nanometre duyarlılığı ile on metre üzerinde değişiklikler ölçebilir.

Derinlik Bölüm ve Tomography

Düşük-keşitlik interferometri, OCT'de olduğu gibi, kaynağın tutarlılığı uzunluğuna orantılı olarak ulaşır.Kısa bir koherens uzunluğu ile genişleyen (tipik olarak 1-15 μm), OCT yüksek çözünürlükte ve minimum penetrasyon derinliği ile subsurface yapıları etkileyebilir.

Gelişmiş Coherent Teknikleri ile Enhancing Görüntüleme

Temel müdahalenin ötesinde, birkaç sofistike görüntüleme yöntemi doğrudan tutarlılık özelliklerini kontrol etmeye ve ölçmeye güvenir:

Dijital Holografi

Dijital holografi, bir koherent nesnesi ile ilgili müdahale modelini kaydeder ve bir dijital sensör üzerinde referans kirişi. Hologramın iki katı ve faz bilgilerini kullanarak nesne dalgasının temelsel yeniden yapılandırılması gerekir.Bu, kaynak sürekli veya uzaysal tutarlılıklara sahip değilse, biyolojik olarak sabit ve dinamikleri ölçmek için sayısal olarak kullanılabilir.

Coherent Diffraction Görüntüleme (CDI)

Coherent difraksiyonu, son derece yüksek çözünürlükte bir nesnenin imajını biyolojik ve materyaller örneklerinden elde eden bir lenssiz tekniktir. Yöntem, lensleri tarafından belirlenen geleneksel çözümün sınırlarını aşmalıdır.

C ⁇ Görüntülemesinde Partial Coherence

Tüm gelişmiş görüntüleme talepleri tam olarak tutarlı değildir. Fourier ptychography (FP) gibi teknikler, LED'lerin örneklerini kısmen tutarlı bir şekilde hafifleterek, sentetik aperture yaklaşımı altında farklı bir müdahaleye izin verirken, yüksek çözünürlüklü bir görüntüyü daha iyi bir şekilde alır. FP, pratik görüntüleme sistemlerinin kısmi tutarlılığını sağlar.

Coherence-Enhanced Görüntülemelerinin Fiziksel Optik Uygulamaları

Eşleştirmenin manipülasyonu, alanlarda çeşitli bir uygulama yelpazesini ortaya çıkardı:

  • [FONTD:0)Optical Coherence Tomografi (OCT): [Dönetici olmayan, yüksek çözünürlükte biyolojik dokular görüntüleme, özellikle de koroner arter değerlendirme için ophthalmolojide. Modern OCT sistemleri, birkaç mikrometrenin aksiyel çözümü ile 1-2 mm görüntüleme derinliğine ulaşır, özellikle de düşük hacimli düşük yoğunluklu kaynaklar sayesinde.
  • [FONT=0) Interferometri Mikroscopy: Faz değişimi interferometri ve beyaz ışık arasferometrisi gibi karmaşık yapıların doğru profillendirilmesine izin verir.
  • [FONT:0)Laser Doppler Velocimetri ve Vibrometri: [Döneticileri veya vibrating yüzeylerinden dağınık lazer ışığı, heterodyne interferometri ile tespit edilebilir frekans değişimleri üretir. Bu yöntemler akışkan akış ölçüm, yapısal sağlık izleme ve ses rekontusyonu için kullanılır.
  • [FONT:0]Astronomical Interferometry:[Dönetici:[Dönetici:0))[Dönergesel bir yüzeysel ayrıma eşit olan tek bir teleskopa eşdeğer bir çözüm elde eder. Uzun mesafelerde Coherens koruma, yıldız yüzeylerinin aşırı yüklenme görüntüleri, accretion diskleri ve exoplanet ortamları ile bir araya gelir.
  • [FONT:0)Metroloji ve Lithografi: [Dönetici: 0,0) Coherent lazer interferometreler, fotolitolojide kısmen tutarlı aydınlatma ve süreç enlem. Extreme ultraviyole (EUV) lithography, silikon wafers üzerinde nanometre ölçekli özellikleri yazdırmak için kısmen eşanlamlı kaynaklar kullanır.
  • [FONT=0)Quantum Görüntüleme: [Dönetici Parametrik down-convers sergileri, sub-shot-noise görüntüleme, hayalet görüntüleme ve kuantum optik koherens tomografisi ile üretilen koherens çiftlerinin klasik sınırların hassas ve çözünürlükte aşılması için kullanılması.

Coherent Görüntülemelerinin Zorlukları ve Sınırları

Avantajlarına rağmen, görüntülemede eşofans da birkaç pratik zorluk getiriyor:

  • [FONT=0)Speckle Gürültü: [Dönetici: [Dönetici] Yüksek uzaysal konherens, kaba yüzeylerden ışık saçlarından ışık saçlarında rastgele müdahale kalıplarına yol açıyor. Speckle degrads görüntü kalitesi lazer tabanlı görüntüler, mikroscopy ve projeksiyon sistemleri. Mitigation stratejileri geri dönüşümlü olarak geri dönüşümlü, zaman zamanlayıcılar ve hesaplamacıları içerir.
  • [FONT:0)Koherens Artifacts:[Dönetici:0) Diffraction-limited görüntülemede, koherent aydınlatma, kenar çizen eserler (Gibbs fenomen) ve çoklu-beam müdahalesi paralel yüzeylerden (Fabry-Pérot etaloning) ile bu etkileri bastırmak için gerekli olan bir bakım tekniğini ve apodizasyon tekniklerini üretmek için gereklidir.
  • [FONT:0) Çevre Perturbasyonlarına karşı duyarlılık: [DÜDÜT:1) Yüksek koherens, sıcaklık sürüklenmelerine ve hava akımlarına karşı savunmasız hale getirir. Aktif geri bildirim stabilizasyon ve ortak-path interferometri tasarımları genellikle güvenilir ölçümler için gereklidir.
  • [FONT=0) Low-Coherence Systems'de Tartışma: [Dönetici: 0 [Dönetici uzunluğu, geniş bantlı bir ışık, düşük güç, canlı görüntülemede sınırlı kalma süreleri veya hassas dedektörleri gerektir.
  • [FONT:0)C ⁇ Kompleksi:[Dönetici:[Dönetici: 0) Birçok tutarlı teknik, CDI ve Fourier ptychography gibi, hesaplamalı olarak yoğun olan iteratif faz retrieval algoritmalarına güvenmektedir ve tüm örnek tiplerde bir araya gelmemektedir.

Coherence-Enhanced Görüntüleme

Eşdeğer kontrollü görüntülemede araştırma ve geliştirme sınırları zorlamaya devam ediyor:

  • [FONT:0] Adaptif Coherence Control:[Dönetici: 0,4][/FONT=0) Spatial ışık modülleri ve deformable aynalar gerçek zamanlı olarak aydınlatmanın mekansal koherenslerini dinamik olarak ayarlarlar.Bu, görüntüleme sistemlerinin eş ve koherent modları arasında geçiş yapmasına veya faz bilgilerini korumak için en aza indirmesine izin verir.
  • [FONT:0) GBfast Coherent Görüntüleme:[Dönetici: Femtosaniye ve ikinci lazer kaynakları yüksek kimyasal spesifikite ile aşırı zaman tutarlılığı sağlar, pompa-probe görüntülemelerini malzemeler ve kimyasal reaksiyonlar gibi sağlar.
  • [FONT=0)X-ray ve Elektron Coherent Görüntüleme: [Dönetici: 0:1] Sonraki nesil X-ray kaynakları, diffraction-limited depolama halkaları ve XFELs dahil, alansız nanoyapıların ve tek makromoleküllerin lenssiz görüntülemesini sunar, potansiyel olarak 1 nm'ye kadar karar verir.
  • [FONT:0]Quantum Coherence Sensing: Nitrojen-vacancy (NV) elmasdaki merkezler manyetik alanları ve sıcaklık kuantum sınırlı hassasiyetle hissedebilirler. NV merkezinin spin durumu yüksek hassasiyet algılama için kritiktir ve bu tekniği nano biyolojik ve materyal sistemlerinin görüntülemesine devam etmektedir.
  • [FONT:0)Integrated Coherent Optik: Düşük dereceli dalga kılavuzları ve entegre lazerler ile birlikte düşük maliyetli, taşınabilir konherens tabanlı görüntüleme cihazları için söz veriyor.
  • [FONT:0) Coherence Engineering için Makine Öğrenmesi: Neural ağlar, belirli bir görev için optimal tutarlılık parametrelerini tahmin etmek için eğitilmiş olabilir, karar ile kontrast arasındaki ticaret-offu otomatikleştirin ve gürültüyü artırır.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Coherence, temel olarak optik görüntüleme sistemlerinin yeteneklerini şekillendiren çok yönlü bir ışık özelliğidir. Lazerlerin yüksek zaman zaman zaman zaman zaman zaman zaman zaman zaman zaman zaman zaman zaman zaman zamansal veya kuantum – mühendisler ve bilim adamları görünmez, ölçümleme ve görüntüleme arasındaki etkileşimler, karmaşık nesneler arasındaki etkileşimler ve görüntüleme yöntemleri ortaya çıkaracaktır.Yeni kaynaklar ve hesaplama yöntemlerin rolü, yalnızca daha yüksek çözünürlükte, veya kuantum görüntüleme alanlarındaki rolü, daha yüksek çözünürlükte, daha yüksek bir bilişimsel bir yöntem geliştirmeyi sağlayacaktır.

Daha ileri okuma için altta fizik ve pratik uygulamalar, [[Düzgömürümesel optikler[Döneticiler) Wikipedia'da ) makale, [[Döneticiler için tıklayınız.[Düzüklerle ilgili yazı[Döneticiler için tıklayınız.[Döneticiler için tıklayınız.) Ek teknik ayrıntılar dörtlü psikografide yayınlanabilir[Döneticilik[Döneticileri ile).