Transformation techniques from scalar wave fields to polarized optical fields for wide-viewing-angle holographic displays

Optik dalgalar doğada vektör değerli elektromanyetik dalgalar olarak var olduğu halde, holografik üç boyutlu televizyon (3BTV) çalışmalarında, görüntülenecek bir optik alan genellikle sayıl dalga olarak modellenir. Bu bağlamda, görüntüleme safhasında, üretilen kutuplanmış alanın istenilen sayıl sonuçları vermesi amacıyla sayıl dalga kutuplanmış bir optik alana eşlenmelidir. Bu eşleme, genellikle, sayıl alanın, basitçe kutuplanmış elektrik alanın enine alan bileşenlerine doğrudan eşitlenmesiyle gerçekleştirilmektedir. Bu geleneksel yöntem dar açılı alanlarda geçerli olduğu halde, geniş açılı alanlarda ihmal edilemez büyüklükteki boyuna bileşen sebebiyle hatalı sonuç vermektedir. Bu eşleme dolayısıyla ortaya çıkan hatanın sayısal analizini yapmak için, girdi ve çıktıları elektrik alanın enine ve boyuna bileşenleri olan iki boyutlu (2B) doğrusal-değişimden bağımsız (LSI) bir sistem Maxwell denklemlerinden türetilmiştir. Sistemde kullanılan süzgeçlerin büyüklük tepkisi ve sayısal benzetimler de boyuna bileşenin büyük yayılım açılarında baskın terim olduğunu göstermiştir. Geniş açılı alanlarda istenen sayıl sonuçları ortaya çıkarmak için, farklı amaçlarla kullanılabilecek iki teknik geliştirdik. İlk teknikte, sayıl dalgayı enine bileşenlere eşlemeden önce bir çift düşük frekans süzgecinden geçirdik. Bu düşük frekans süzgeçleri, verilen sayıl alan ile sonuçta ortaya çıkan elektrik alanın güç spektrumlarını eşitleyecek şekilde tasarlandı. Hesaplanan düşük frekans süzgeçlerinin, yüksek yayılım açılarında boyuna bileşenin aşırı güçlenmesini ve elektrik alan yeğinliğindeki bozulmaları önlediği sayısal benzetimlerle gösterilmiştir. İkinci teknikte, ilk olarak, üretilecek elektrik alan vektörüne, düzlem dalgaların genlik vektörünün ilgili yayılım yönüne dik düzlem üzerinde basit bir kutuplanma ilişkisine sahip olması şeklinde bir kısıt getirildi. Devamında, düzlem dalganın vektör genliğinin bölgesel dik düzlem üzerindeki bileşenleri, sayıl dalganın ilgili düzlem dalga bileşenine ait genliğine doğrudan eşlendi. İkinci tekniğin sonucu olarak, istenen yeğinlik görüntüleri, eğer görüntüleme algılayıcıları yaygın olarak kullanılan algılayıcılarda olduğu gibi gözlem düzlemi üzerindeki alanın bölgesel dar açılı kısmını yakalıyorsa elde edilebilmektedir. İkinci tekniğin geçerliliği, bir bilgisayar üretimi 3B nesnenin holografik görüntülemesinin bilgisayar benzetimiyle doğrulanmıştır. Benzetimde, önerilen yöntem geleneksel yönteme göre üstün gelmekte ve önerilen yöntemde nesneye ait sayıl alanın yeğinliği farklı eğik ve döndürülmüş düzlemlerde doğru olarak üretilmektedir. Sonuç olarak, geliştirilen yöntemler sayesinde, optiğin sayıl teorisinin kullanımı geniş açılı alanlarda da mümkün olmakta ve tasarlanan sayıl sonuçlar geniş görüş açılı holografik ekranlar aracılığıyla elde edilmektedir.