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http://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/3302| Diseño y fabricación de elementos difrangentes para la generación de haces estructurados Design and fabrication of diffractive elements for the generation of structured light beams | |
| EDGARDO BALDERRAMA GONZALEZ | |
| VICTOR RUIZ CORTES | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución | |
| Haz Bessel, elementos ópticos difrangentes, película fotográfica, axicón, modulador espacial de luz Bessel beam, diffractive optical elements, photographic film, axicon, spatial light modulator | |
| En este trabajo de tesis se presenta un estudio de haces estructurados estos, en general, son básicamente un tren de ondas electromagnéticas que se propagan con propiedades topológicas y dinámicas peculiares. En particular, los haces adifraccionales son aquellos que poseen una estructura tal que mantiene su perfil de intensidad transversal invariante al propagarse. Los haces estructurados poseen propiedades únicas tales como la transferencia de momento angular orbital que pueden ser empleados en diversas aplicaciones como la manipulación de micropartículas y óptica no lineal. Una familia de haces adifraccionales son los Bessel; éstos haces tienen la propiedad de mantener invariante su perfil transversal de intensidad al propagarse lo que es importante en diversas áreas de investigación como la microscopía de hoja de luz, en la cual es necesario un haz adifraccional que ilumine una muestra. Se presenta un estudio numérico y experimental de las tres formas principales de generación de haces Bessel: anillo en propagación libre, anillo en plano focal anterior de una lente y usando un axicón. Se analiza la estructura de estos y se muestran las diferencias de sus perfiles de intensidad lateral y axial. También se empleó un modulador espacial de luz (SLM, por sus siglas en inglés) para generar la fase que un axicón introduce cuando un haz se propaga a través de éste. Debido a las condiciones inherentes a los métodos experimentales, estos haces presentan variaciones de intensidad axial y para algunas aplicaciones, como el caso de la microscopía, es necesario un perfil de intensidad axial constante. Por lo anterior, se muestra analítica y numéricamente una técnica de modulación axial de haces Bessel. Esta técnica de modulación permite generar perfiles de intensidad diversos siguiendo funciones constantes, crecientes o decrecientes en el eje del haz. Así mismo, este trabajo propone un método para generar elementos ópticos difrangentes (DOE por sus siglas en inglés) de fase con películas fotográficas, esto se realiza mediante un proceso de revelado y blanqueado para generar haces estructurados de manera sencilla y de bajo costo, los cuales pueden sustituir la función de un SLM en aquellos experimentos que requieren uno o varios sistemas de modulación estática. In this thesis work, a study of structured beams is presented these, in general, are basically a train of electromagnetic waves that propagate with peculiar topological and dynamic properties. In particular, non-diffractive beams are those that have a structure that preserve its invariant transverse intensity profile when propagating. Structured beams have unique properties such as orbital angular momentum transfer that can be used in various applications such as microparticle manipulation and nonlinear optics. A family of non-diffractive beams are the Bessel; these beams have the property of keeping their transverse intensity profile invariant as they propagate, which is important in various research areas such as light sheet microscopy, in which a non-diffractional beam is necessary to illuminate a sample. A numerical and experimental study of the three main way of generating Bessel beams is presented: ring in free propagation, ring at the back focal plane of a lens and using an axicon. The structure of these beams is analyzed and the differences in their lateral and axial intensity profiles are shown. A spatial light modulator (SLM) was also used to generate the phase that an axicon introduces when a beam propagates through it. Due to the inherent conditions to the experimental methods, these beams present variations in axial intensity and for some applications, such as the case of microscopy, a constant axial intensity profile is necessary. Therefore, analytically and numerically, a technique for Bessel beam axial modulation is shown. This modulation technique makes it possible to generate different intensity profiles following constant, increasing or decreasing functions at the beam axis. Likewise, this work proposes a method to generate phase diffractive optical elements (DOE) with the use of photographic films, this is done by a developing and bleaching process to generate structured beams in a simple and low-cost way, which can replace the function of an SLM in those experiments that require one or more static modulation systems. | |
| CICESE | |
| 2020 | |
| Tesis de maestría | |
| Español | |
| Balderrama González, E. 2020. Diseño y fabricación de elementos difrangentes para la generación de haces estructurados. Tesis de Maestría en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 70 pp. | |
| OPTICA FÍSICA | |
| Aparece en las colecciones: | Tesis - Óptica |
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| tesis_Edgardo Balderrama Gonzalez_31_ago_2020.pdf | Versión completa de la tesis | 8.35 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |