CGH holographique computationnel

Premièrement, les principes techniques

Le cœur de l’holographie informatique est de générer des hologrammes capables de moduler le front d’onde optique par un algorithme informatique. Ces hologrammes sont reconstruits dans un système optique pour générer un front d'onde défini par l'utilisateur, qui à son tour forme l'image ou le champ lumineux souhaité. Dans ce processus, la génération de l’hologramme est la clé qui détermine la qualité et la précision de l’image reconstruite finale.

2. Problème inverse et méthode de solution

Problème inverse :

En holographie computationnelle, la résolution d'un hologramme à partir d'une distribution d'intensité de front d'onde objet-lumière donnée est un problème inverse limité par les conditions physiques et matérielles.

Le problème est de nature pathologique, car un hologramme qui satisfait strictement à toutes les contraintes et peut reconstruire une distribution d’intensité artificiellement définie n’est pas nécessairement réel.

Méthode de résolution :

Algorithmes d'optimisation non convexes : cette classe d'algorithmes est largement utilisée pour transformer des problèmes inverses mal conditionnés en problèmes de résolution de valeur optimale. La précision de la solution dépend des contraintes, du cadre d'optimisation et des conditions d'initialisation.

Les conditions de contrainte comprennent une contrainte de distribution d'intensité du front d'onde reconstruit, une contrainte de bande passante de propagation limitée, une contrainte d'échelle spatiale limitée de l'hologramme et une contrainte d'intensité unique de l'hologramme de phase.

Cadre d'optimisation : détermine le chemin de recherche de la solution optimale du problème inverse. Les cadres d'optimisation couramment utilisés incluent des méthodes alternatives de projection et de descente de gradient (telles que la descente par étapes et la descente de gradient de second ordre).

Condition d'initialisation : dans le scénario d'optimisation non convexe de l'holographie computationnelle, elle fait généralement référence à la définition initiale de la phase du front d'onde optique de l'objet. Les différentes phases de la lumière composée initiale ont une grande influence sur le point de convergence final.

3. Application et progrès

Applications :

L'holographie computationnelle a un large éventail d'applications dans la réalité virtuelle et la réalité augmentée, l'affichage tête haute, le cryptage de données, le traitement laser et la conception de métasurfaces.

En particulier dans le domaine de l’affichage à proximité de l’œil, la technologie holographique informatique offre la possibilité d’obtenir un affichage d’images de haute qualité et haute définition.

Progrès:

Ces dernières années, avec l’amélioration continue des algorithmes d’optimisation et l’amélioration des performances des ordinateurs, la précision et l’efficacité de la reconstruction informatique des hologrammes ont été considérablement améliorées.

Les chercheurs explorent également de nouvelles méthodes de génération d’hologrammes et stratégies d’optimisation pour élargir davantage la gamme d’applications de l’holographie informatique et améliorer ses performances.

IV. Défis et perspectives d’avenir

Défi:

Malgré les progrès remarquables de la technologie de l’holographie informatique, certains défis subsistent. Par exemple, comment améliorer encore la précision et l'efficacité de la reconstruction d'hologrammes, et comment résoudre le problème de speckle introduit par une source de lumière cohérente.

Perspectives d'avenir :

Avec l’approfondissement des recherches croisées entre l’optique et l’informatique, on pense que des technologies et des méthodes plus innovantes seront appliquées à l’avenir au domaine de l’holographie computationnelle.

Ces nouvelles technologies et méthodes favoriseront davantage le développement de la technologie de l’holographie computationnelle et lui feront jouer un rôle important dans davantage de domaines.

En résumé, l’holographie computationnelle est une technologie ayant de larges perspectives d’application et une valeur de recherche importante. Grâce à une exploration et à une innovation continues, on pense que la technologie holographique computationnelle réalisera des percées et des applications dans davantage de domaines à l’avenir.