Annotatsioon:

Loengukursus annab alusteabe orienteerumaks andmete salvestamise, töötlemise, turvamise, shifreerimise, reprodutseerimise jms optilistes meetodites, millistele ennustatakse laia levikut uuel sajandil. Käsitletakse holograafia eri liikide, sh Tartus Füüsika Instituudis väljatöötatud nn aegruumse holograafia füüsikat ja tehnoloogiat. Tutvustatakse arengutrende nii sellistes praktilistes valdkondades nagu kiud- ja integraaloptika, holograafilised elemendid ja kinoformid, kui ka perspektiivsetes uurimissuundades nagu optilised paralleel- ja kvantprotsessorid. Kursus sisaldab praktilisi harjutusi nii virtuaalsetel (arvuti)mudelitel kui ka laseroptilisel riistvaral.

Kursuse juurde kuuluv interaktiivsete MathCad’i failide veebipesa on saadaval siit:
Eeldusaine “Signaalitöötluse alused” interaktiivsete MathCad’i failide veebipesa on saadaval siit .
 
 

Programm

1. Sissejuhatus värskendab teadmisi mõnedest laineoptika põhinähtustest kui nn Fourier optika füüsikalistest alustest.

Optilise signaali kirjeldamine skalaarse väljaga. Tasalaine, sfääriline laine ja nende matemaatiline kirjeldus. Interferents ning ruumiline ja ajaline koherentsus. 2D Fourier’ pööre ja nurksageduste spekter. Telgsümmeetrilised signaalid ja Hankeli pööre. Lainevälja levi ning difraktsioon signaalide & lineaarsete süsteemide teooria terminites.
2. Holograafia ehk kujutiste‘täieliku üleskirjutuse’ klassikalised meetodid arendati välja kümnendi jooksul peale laseri leiutamist, s.t. ~15 aastat peale Gabori esimesi töid.

‘Holografisti põhivalem’. Amplituud- ja faashologramm. Tasapinnaliste hologrammide tüübid. Hologrammi infosisaldus. Vikerkaare- ja laiatarbe-hologrammid. Ebalineaarsuste avaldumine taastuses. Ruumiline e.Denisjuki hologramm. Assotsiatiivmälu ilmingud hologrammides. Kompuuterhologrammid ja kinoformid. Hologrammide lugemine arvutis.
3. Impulss-signaalide dünaamiline ja aeg-ruumne holograafia tegelevad ajas muutuvate valgusstseenidega ja toetuvad – nagu enamik 80.-ndatest aastatest arenevaid holograafia uusi suundi – optilise mittelineaarsuse ja valgustundlikkuse eri-mehhanismidele ning materjalitehnoloogia saavutustele.

Haihtuvad hologrammid resonantsetes keskkondades ja nelja laine segunemisel. Spektraalsälkamine ja akumuleeritud footonkaja. Kirjutustiheduse kasv optilises mälus värvusmultipleksimise arvel. Ajaline holograafia. Välgusvälja täielik holograafia ja konjugeerimine. Ülilühikeste impulssignaalide diagnostika, süntees ja edastamine optilistes kiududes.
4. Koherentne optiline analoogprotsessor pole midagi muud kui tavalise läätse võime – teostada kahedimensionaalset Fourier pööret ‘arvutuste’ kolossaalse paralleelsusastmega – rakendus.

Läätse sageduskoste. Optiline filtreerimine 4f-kaskaadis. Optiline korrelaator kui kooskõlastatud filter. Kujutiste äratundmine. Faasimüraga enkrüptimine ja optilised turvaelemendid. Fourier’ ühispöörde protsessor. Kujutiste wavelet-analüüs.
5. Optilise arvuti loomise perspektiivid sõltuvad elementbaasi väljaarendamise tempodest ja rahastamisest – nii võiks resümeerida selles kokkuvõtvas peatükis antava lühiülevaate võimalike digitaalarvutiarhitektuuride ja -komponentide väljatöötatuse hetkeseisust ja probleemidest.

 

1. J.W.Goodman, "Introduction to Fourier Optic ", McGrawe-Hill, New York, 1988.
2. A.A.Akaejev, S.A.Maiorov, "Opticheskie metodõ obrabotki informatsii", Võshaja Shkola, Moskva, 1988.
3. L.Yaroslavsky, M.Eden, "Fundamentals of Digital Optics ", Birkhäuser, Boston-Basel- Berlin, 1996.
4. L.M.Soroko, "Osnovo holografii i kogerentnoi optiki", Nauka, Moskva, 1971.
5. N.Abramson, "The Making and Evaluation of Holograms", Academic Press, London, etc, 1981.
6. R.J.Collier, C.B.Burckhardt, L.H.Lin, “Optical Holography, Academic Press, New York - London 1971, (olemas venekeelne tõlge: R.Kol’jer, et al, Mir, Moskva, 1973.
7. K.K.Svarts, “Fizika opticheskoi zapisi v dielektrikah i poluprovodnikah,” Zinantne,Riga, 1986. (olemas ingliskeelnetõlge Springer’ilt)
8. C.Bendajaballah, “Introduction to Photon Communication,” Springer-Verlag,Berlin - Heidelberg - New York, 1995.
9. P.Saari, R.Kaarli, A.Rebane, "Picosecond time-and-space-domain holography by photochemical hole burning," J. Opt. Soc. Amer. B 3, nr. 4, lk. 527-534, 1986.
10. P.Saari, "Zero-phonon lines and time-and-space-domain holography of ultrafast events," In: Zero-Phonon Lines and Spectral Hole Burning in Spectroscopy and Photochemistry (Eds. O.Sild, K.Haller), Springer-Verlag, 123-142, 1988. (olemas TÜ/FI raamatukogus)
11. P.Saari, R.Kaarli, M.Rätsep, "Temporally multiplexed Fourier holography and pattern recognition of femtosecond-duration images", Journal of Luminescence. 56, 175, 1993.
12. H.Sõnajalg, A.Gorokhovskii, R.Kaarli, V.Palm, M.Rätsep, P.Saari, "Optical pulse shaping by filters based on spectral hole burning," Optics Commun., 71, nr. 6, lk. 377-380, 1989
13. I.Walmsley, R.Trebino, "Measuring fast pulses with slow detectors, " Optics & Photonics News, 7, nr.3, lk. 23-28, 1996. (vt ka http://www.ca.sandia.gov/ultrafrog)
14. Optics & Photonics News viimaste aastate numbrid.
15. B.Javidi, “ Securing Information with optical technology,” Physics Today, 50, nr.3, lk.27-32
16. Physics Today viimaste aastate numbrid.
17. X.A.Shen, A.Nguyen, J.W.Perry, D.Huestis, R. Kachru, “Time-domain Holographic Digital Memory,” Science, 278, 3 October, 1997.
18. Laser Focus World viimaste aastate numbrid.
19. Electro Optics viimaste aastate numbrid

 

Eeldusaine “Signaalitöötluse alused” interaktiivsed MathCad’i failid on saadaval siit
http://www.physic.ut.ee/instituudid/efti/loengumaterjalid/signproc/elavkonts/loetelu.html