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http://inaoe.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1009/571| Contraste de Fase No Lineal | |
| LUIS IGNACIO OLIVOS PEREZ | |
| JULIAN DAVID SANCHEZ DE LA LLAVE MARCELO DAVID ITURBE CASTILLO | |
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| Phase contrast Nonliear optics | |
| The Phase Contrast Technique, developed by Fritz Zernike, is a powerful method that allows converting phase variations into intensity variations of an optical field. In general, the phase variation cannot be directly viewed and a method must therefore be sought to extract information about the wave front of the optical field from an indirect measurement. The technique implementation consists of two lenses with a phase changing plate, called Zernike filter, placed in the lenses common focal plane. The phase plate usually is a small circular region or disk that introduces a phase shift to the focused wave. The radius of the disk is typically chosen smaller than the diffraction-limited radius, of a focused undistorted input wave. The implementation of this technique in commercial systems is not common and usually very expensive.
On the other hand, the materials that change their optical characteristics when are illuminated are call nonlinear. One of these properties that changes in the nonlinear media is the refractive index. The change in refractive index is proportional to the light intensity and the magnitude of change depends on the sensitivity of the nonlinear medium to the light intensity. Taking advantage of these properties, a filter with the same characteristics as the required by phase-contrast technique can be induced under certain conditions.
In this thesis we study the use of nonlinear optical media, such as bacteriorhodopsin (BR) to photo induce a Zernike type filter using coherent light in a single-lens image processor. A BR film is placed at the system focal plane, and the output intensity distribution is observed at the image plane of the system. On the geometrical focal plane of the lens the field distribution is given by the complex Fourier transform of the input field distribution. At this point the BR film is placed producing a nonlinear phase delay correspondent to the amplitude of the Fourier spectrum. Therefore, under certain conditions, a self-aligned phase filter is photo induced. We present the phase contrast traditional mathematical treatment and a technique overview, which does remove the restrictions that are generally considered. This helps to a better understanding of the use of photo-induced nonlinear media for the filter. We also performed a numerical characterization of the phase contrast technique. It shows the importance of the ratio of the object support area over the illuminating area to visualize the phase object. La técnica de contraste de fase se utiliza para convertir cambios de fase en cambios de intensidad. Para implementarla, es necesario iluminar un objeto de fase y utilizar un sistema óptico formador de imagen que conste de dos lentes de distancia focal f separadas una distancia 2f y con plano objeto e imagen a una distancia f antes y después de cada lente, respectivamente. Con este sistema se puede lograr separar la luz que no es afectada por el objeto y aquélla que sí lo es. Además, se requiere de un filtro de fase para dar el desplazamiento adecuado a la luz no afectada. Tradicionalmente, el filtro se logra colocando en el plano de Fourier del sistema formador de imagen un disco de un material transparente con un cierto índice de refracción cuyo espesor óptico proporcione el retraso de un cuarto de la longitud de onda con la que se ilumina. Por lo que la implementación de tal técnica en sistemas comerciales no es común y es por lo general costosa. Los medios cuyas propiedades ópticas cambian con la intensidad de la luz se conocen como medios ópticos no lineales. Una de las propiedades que cambia en los medios no lineales es el índice de refracción. Al iluminar este tipo de materiales con una distribución de intensidad no constante, se obtiene una distribución de índice de refracción también no constante. La magnitud del cambio en el índice de refracción depende de la sensibilidad del medio no lineal a la intensidad de la luz, produciendo diferentes retrasos en la fase del campo óptico que lo atraviesa. Aprovechando estas propiedades, es posible inducir, bajo ciertas condiciones, un filtro con las mismas características al requerido por la técnica de contraste de fase. En esta tesis se hace un estudio del uso de medios ópticos no lineales, en particular la bacteriorrodopsina (BR), para fotoinducir un filtro tipo Zernike utilizando luz láser en un arreglo de contraste de fase utilizando una sola lente para obtener la transformada de Fourier y la imagen del objeto. En este tipo de medio se pueden producir cambios de índice de refracción proporcionales a la intensidad de un haz de luz que incida en él, por lo que, al colocar la BR en el plano donde se forma la transformada de Fourier de un objeto de fase, las regiones iluminadas con mayor intensidad inducirán un cambio de índice de refracción mayor al que inducen aquellas de menor intensidad. | |
| Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica | |
| 2010 | |
| Tesis de doctorado | |
| Español | |
| Estudiantes Investigadores Público en general | |
| Olivos-Perez L.I. | |
| ÓPTICA | |
| Versión aceptada | |
| acceptedVersion - Versión aceptada | |
| Aparece en las colecciones: | Doctorado en Óptica |
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