並列光変調デバイスと回折光学素子を組み合わせたハイブリッド光マニピュレーション

结合并行光学调制装置和衍射光学元件的混合光学操纵

基本信息

批准号：
17760044
负责人：
小倉裕介
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、並列光変調デバイスと高機能な回折光学素子(DOE)を組み合わせた動的光パターン生成方法を開発し、ハイブリッド光マニピュレーションに応用して有用性を示すことを目的とする。並列光変調デバイスには、空間光変調器(SLM)または並列アレイ光源(VCSEL)を採用し、各方式の特長や問題点を明らかにする。本年度の研究により得られた成果・知見は以下のとおりである。1.VCSELアレイ単独使用時よりも高密度にスポットアレイパターンを生成するためのDOEや、VCSELアレイの発光スイッチングのみで三次元空間内にスポットを生成するためのDOEについて検討し、要求した機能を持つDOEを設計することができた。2.回折格子のパターン複製機能を利用することで、SLM上に表示した単純なブレーズ化格子の格子ピッチを変更するのみで、SLM単独利用時よりも広範囲の複数の位置において、全く同一の三次元操作を同時に実行できることを確認した。複雑な物体操作を低い計算コストで実行する手法として有用であると考えられる。3.VCSELアレイと回折格子を組み込んだ実験システムを構築し、発光パターンを制御することで、単一のVCSELアレイ像よりも広範囲にわたって複数の物体を三次元並列操作できることを実証した。本方式により、デバイスの仕様による制限を緩和し、マニピュレーションシステムとしての性能を実効的に向上できることが明らかとなった。4.VCSELアレイの発光スイッチングによる操作における物体の運動をモデル化し、実験における物体の運動をほぼ正しく表現できることを確認した。また、フィッティングにより、本実験環境における物体操作のパラメータを求めることができた。

本研究的目的是开发一种结合并行光调制器件和高性能衍射光学元件（DOE）的动态光学图案生成方法，并通过将其应用于混合光学操纵来展示其实用性。空间光调制器（SLM）或并行阵列光源（VCSEL）被用作并行光调制器件，并且将阐明每种方法的特征和问题。今年的研究结果和发现如下。 1. 我们研究了 DOE 来生成比单独使用 VCSEL 阵列时更高密度的点阵列图案，以及 DOE 仅通过切换 VCSEL 阵列的发光来在三维空间中生成点，并实现了所需的功能。设计 DOE 2. 通过使用衍射光栅图案复制功能，您只需更改 SLM We 上显示的简单闪耀光栅的光栅间距，就可以在比单独使用 SLM 更广泛的范围内的多个位置创建完全相同的三阶图像。确认原来的操作可以同时执行。该方法被认为是一种以低计算成本执行复杂对象操作的有用方法。 3. 我们构建了一个包含 VCSEL 阵列和衍射光栅的实验系统，并证明通过控制发射图案，可以在比单个 VCSEL 阵列图像更宽的范围内并行操作三个维度的多个物体。事实证明，这种方法可以减轻设备规格的限制，有效提高操纵系统的性能。 4.我们通过切换发光来模拟VCSEL阵列工作过程中物体的运动，并证实实验中物体的运动可以几乎准确地表达。此外，通过拟合，我们能够确定该实验环境中对象操作的参数。