Это для тех, кто имеет опыт работы с оптикой/визуализацией/фотографией, а также для тех, кто любит ломать голову над сложными задачами физики.
Как следует из названия, речь идет об объединении двух (для всех практических целей) идентичных световых лучей в оптической системе в один луч с удвоенной интенсивностью. Имейте в виду, я не говорю о монохроматических лазерных лучах, хотя основная проблема была бы той же. В качестве примера представьте себе причудливую систему визуализации, которую вы построили и с помощью которой вы смотрите на объекты, которые довольно тусклые. Следовательно, вы хотели бы улучшить качество изображения, собрав как можно больше света, исходящего от этого источника, используя не одну, а несколько копий вашего причудливого устройства. Затем вы проецируете лучи от этих устройств, скажем, на одну ПЗС-матрицу и, таким образом, получаете более высокое отношение сигнал/шум. У вас есть только одна доступная камера, поэтому просто купить несколько дополнительных камер и наложить изображения на ПК — НЕ вариант.
Теперь суть этой проблемы заключается в следующем: как объединить несколько идентичных лучей в один, сохраняя при этом потерю интенсивности (которую, безусловно, можно ожидать) до минимума?
В целом, кажется, есть два основных подхода к решению этой проблемы:
Не беспокойтесь о совмещении лучей, вместо этого проецируйте лучи под разными углами на ПЗС и каким-то образом справляйтесь с различными искажениями/расфокусировками результирующих изображений, вызванными разными углами падения.
Попробуйте объединить лучи в один. Тогда вам не придется иметь дело с проблемами, возникающими с разных сторон, как в первой стратегии.
Интуитивно я предпочитаю вариант 2, но поразмыслив над ним неделю, я нашел задачу объединения одинаковых лучей на удивление нетривиальной.
Может быть, кто-то из вас, ребята, сталкивался с подобной проблемой, или, может быть, у вас просто есть действительно хорошая идея, как ее решить. Дайте мне знать, что вы думаете, я также попытаюсь объяснить некоторые из (ошибочных) идей, которые у меня были чуть позже!
Если вам просто нужна сумма входных интенсивностей, а окончательная поляризация выходного луча не является проблемой, вы можете использовать 2-портовый поляризационный разделитель/объединитель (PBS/C). Этого может быть достаточно, например, когда микросхема ПЗС нечувствительна к поляризации.
Предполагая, что пространственно разделенные, но идентичные лучи обладают горизонтальной поляризацией (H-луч), вам потребуется полуволновая пластина (HWP), чтобы преобразовать один из них в вертикальную поляризацию (V-луч), а затем объединить каждый из них на кубе PBS/C. . Я предполагаю, что это может быть достигнуто с общими потерями <5% для каждого из двух лучей. Компоненты хорошего качества с антибликовым покрытием и т. д., вероятно, могут привести к еще меньшим потерям (<1%).
Использование волновой пластины PBS/C+ может быть элегантным решением во многих ситуациях, но, к сожалению, рассматриваемые здесь лучи имеют случайную поляризацию (мы имеем дело с некогерентными источниками, такими как звезды или флуоресцентные молекулы).
Обратимость во времени: Была такая же мысль! Независимо от того, насколько сложна установка, всегда кажется, что в конечном итоге возникает серьезный компромисс между коэффициентом пропускания и эффективностью комбинации.
Если бы кто-то решил пойти по варианту 1, задача состояла бы в том, чтобы свести к минимуму разность углов между падающими лучами, сохраняя при этом длину оптического пути минимальной (например, расстояние между трубчатой линзой и ПЗС не должно превышать нескольких десятков сантиметров). . Только... как??
dmckee --- котенок экс-модератор