Transformation techniques from scalar wave fields to polarized optical fields for wide-viewing-angle holographic displays
Geniş görüş açılı holografik ekranlar için sayıl dalga alanlarından kutuplanmış optik alanlara dönüşüm teknikleri
- Tez No: 512681
- Danışmanlar: PROF. DR. LEVENT ONURAL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Bilim ve Teknoloji, Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Mühendislik Bilimleri, Science and Technology, Electrical and Electronics Engineering, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 164
Özet
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.
Özet (Çeviri)
Although the optical waves are vector-valued electromagnetic waves in nature, in holographic three-dimensional television (3DTV) research, an optical field to be displayed is usually modeled as a scalar wave field. In this respect, during the display phase, the scalar wave should be mapped to a polarized optical field with the intention that the desired scalar results are obtained through the generated polarized waves. This mapping has usually been implemented by directly equating the scalar field to the transverse field components of a simply polarized electric field. Although this conventional method is valid in paraxial fields, it becomes erroneous in wide-angle fields due to the nonnegligibly large longitudinal component of the electric field. In order to make a quantitative analysis of error arising from this mapping, a 2D linear-shift invariant (LSI) system is derived from Maxwell's equations, where the inputs and the output are the transverse and longitudinal components, respectively. The magnitude responses of the filters used in the system and some discrete simulations also indicate the longitudinal component becomes the dominant term in large propagation angles. In order to obtain desired scalar results in wide-angle fields, we develop two other techniques which can be used for different purposes. In the first technique, we apply a pair of 2D lowpass filters to the scalar field before mapping it to the transverse components, where the lowpass filters are derived so as to equalize the power spectra of the given scalar field and the resulting electric field. It is shown through discrete simulations that the excessive amplification of the longitudinal component and the deteriorations in the electric field intensity in large propagation angles are prevented by the specified lowpass filters. In the second technique, we first impose a constraint on the electric field vector to be generated such that the amplitude vector of a plane wave has a simple polarization state at plane which is orthogonal to the corresponding propagation direction. Then, the components of the vector amplitude of the plane wave at that locally transverse plane are directly matched with the amplitude of the corresponding plane wave component of the scalar field. As a result of the second technique, the desired intensity images can be obtained if an imaging sensor captures a locally paraxial segment of the field on its observation plane; this is the case for common sensors. The validity of the second technique is justified through the computer simulation of a holographic display of a computer generated 3D object. In the simulation, the proposed method outperforms the conventional method and ends up with the correct intensity of the scalar field associated with the object at different tilted and rotated planes. In conclusion, use of the scalar theory of optics becomes possible also in wide-angle fields as a consequence of the developed techniques and the prescribed scalar results can be realized by means of wide-viewing-angle holographic displays.
Benzer Tezler
- Greybody factor for rotating linear dilaton black holes
Dönen lineer dilaton kara deliklerde gri cisim faktörünün hesaplanması
AYCAN ALPTEKİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NEŞE ÖZDEMİR
- Sincap kafesli asenkron makinenin rotor alan yönlendirmeli kontrolü
Rotor field-orientation control of a squirrel cage induction machine
SAFFET ALTAY
Yüksek Lisans
Türkçe
1995
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. M. EMİN TACER
- Simulation and circuit design of an inverter driver with sensorless field oriented control for a PMSM used in compressor
PMSM kullanılan kompresör için ve algılayıcısız alan yönlendirmeli kontrol kullanılan evrici sürücünün benzetim ve devre tasarımı
TOLGA ODABAŞI
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LALE ERGENE
- Simetrik gemi hareketleri ve mukavemetinin lineer modal analizi
Linear modal analysis of symmetric ship motions and strength
HAKAN AYDOĞDU
- Analog black holes and energy extraction by super-radiance from a single vortex in bose einstein condensates (BEC)
Analog kara delikler ve bose einstein yoğunlaşmasında tek bir girdaptan süper-ışıma ile enerji çıkarımı
BETÜL DEMİRKAYA
Doktora
İngilizce
2019
Fizik ve Fizik MühendisliğiKoç ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. DÜNDAR TEKİN DERELİ