Tato disertační práce je zaměřena na teoretický výzkum tomografických technik s cílem rekonstruovat těžko měřitelné vlastnosti světla. Zvláštní pozornost je věnována Shack-Hartmannově senzoru a příslušnému měření částečně koherentního signálu. V práci je rovněž analyzována metoda data-pattern společně se standardní tomografií detektoru. Dále je popsán algoritmus optimalizující metodu data-pattern, jehož efektivita byla testována na odpovídající numerické simulaci. Metoda data-pattern byla využita v rámci rekonstrukce neklasického stavu světla z dat zaznamenaných časově multiplexovaným měřením. Práce rovněž obsahuje analýzu úplnosti některých rekonstrukčních technik.
Annotation in English
This Thesis is focused on a theoretical research in the field of tomographic techniques aiming to reconstruct difficult to measure light properties. Particular attention is paid to the Shack-Hartmann wavefront tomography and corresponding coherence measurement. Data-pattern technique is analyzed along with the standard detector tomography. The efficient algorithm for optimizing data-pattern tomography is proposed and tested on a relevant numerical simulation. We also present the reconstruction of a nonclassical light measured by a time multiplexed detection. The thesis also includes a completeness analysis of some reconstruction approaches.
Tato disertační práce je zaměřena na teoretický výzkum tomografických technik s cílem rekonstruovat těžko měřitelné vlastnosti světla. Zvláštní pozornost je věnována Shack-Hartmannově senzoru a příslušnému měření částečně koherentního signálu. V práci je rovněž analyzována metoda data-pattern společně se standardní tomografií detektoru. Dále je popsán algoritmus optimalizující metodu data-pattern, jehož efektivita byla testována na odpovídající numerické simulaci. Metoda data-pattern byla využita v rámci rekonstrukce neklasického stavu světla z dat zaznamenaných časově multiplexovaným měřením. Práce rovněž obsahuje analýzu úplnosti některých rekonstrukčních technik.
Annotation in English
This Thesis is focused on a theoretical research in the field of tomographic techniques aiming to reconstruct difficult to measure light properties. Particular attention is paid to the Shack-Hartmann wavefront tomography and corresponding coherence measurement. Data-pattern technique is analyzed along with the standard detector tomography. The efficient algorithm for optimizing data-pattern tomography is proposed and tested on a relevant numerical simulation. We also present the reconstruction of a nonclassical light measured by a time multiplexed detection. The thesis also includes a completeness analysis of some reconstruction approaches.
V disertační práci budou zkoumány možnosti využití rekonstrukčních metod v optickém zobrazování a metrologii. Budou hledány a rozvíjeny měřící metody založené na principu rekonstrukce, které umožní úplnou charakterizaci optického signálu, včetně jinak obtížně měřitelných vlastností, jakými jsou např. fáze vlnoplochy a koherenční vlastnosti. Výsledky budou aplikovány v různých oblastech moderní optiky a optické metrologie. Hlavní pozornost bude věnována netradičním pozorovacím metodám založeným na přímé detekci vlnoplochy Shack-Hartmannovým (S-H) senzorem. Navržené postupy by měly zlepšit vlastnosti S-H detekce a umožnit využití S-H senzoru v extrémních podmínkách, např. pro měření asférických ploch v optické výrobě. Další aplikace budou v digitální holografii, multisenzorových a multispektrálních zobrazovacích systémech a měření kvantového stavu světla.
Research Plan
V disertační práci budou zkoumány možnosti využití rekonstrukčních metod v optickém zobrazování a metrologii. Budou hledány a rozvíjeny měřící metody založené na principu rekonstrukce, které umožní úplnou charakterizaci optického signálu, včetně jinak obtížně měřitelných vlastností, jakými jsou např. fáze vlnoplochy a koherenční vlastnosti. Výsledky budou aplikovány v různých oblastech moderní optiky a optické metrologie. Hlavní pozornost bude věnována netradičním pozorovacím metodám založeným na přímé detekci vlnoplochy Shack-Hartmannovým (S-H) senzorem. Navržené postupy by měly zlepšit vlastnosti S-H detekce a umožnit využití S-H senzoru v extrémních podmínkách, např. pro měření asférických ploch v optické výrobě. Další aplikace budou v digitální holografii, multisenzorových a multispektrálních zobrazovacích systémech a měření kvantového stavu světla.
Recommended resources
Joseph W. Goodman: Introduction to Fourier Optics, International Editon (1996).
J.W. Goodman, Statistical Optics, John Wiley & Sons, (1985).
Carl W. Helstrom: Quantum Detection and Estimation Theory, Academic Press (1976).
Z. Hradil, J. Řeháček, L. L. Sánchez-Soto: Quantum Reconstruction of the Mutual Coherence Function, PHYSICAL REVIEW LETTERS, PRL 105, 010401 (2010)
Recommended resources
Joseph W. Goodman: Introduction to Fourier Optics, International Editon (1996).
J.W. Goodman, Statistical Optics, John Wiley & Sons, (1985).
Carl W. Helstrom: Quantum Detection and Estimation Theory, Academic Press (1976).
Z. Hradil, J. Řeháček, L. L. Sánchez-Soto: Quantum Reconstruction of the Mutual Coherence Function, PHYSICAL REVIEW LETTERS, PRL 105, 010401 (2010)