Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

Computer-generated Fresnel hologram alghoritm optimization using computational wave optics library "CWO ++"

Bartosz Bogusław Brożyna

Abstract

This document describes process of creating computer-generated Fresnel hologram. Following research was carried out using computational wave optics library (CWO++) created by Tomoyoshi Shimobaba team in light propagation simulation purposes. Thesis results shows quality of reconstructed images, which shows Gerchberg–Saxton algorithm behavior for different propagation method in iterations domain. Following method has been implemented: Fresnel diffraction, angular spectrum method, ARSS Fresnel diffraction and band-limited double step Fresnel diffraction. On the other hand, a secondary purpose of this thesis is to test possibilities of CWO++ simulations through generation, reconstruction and hologram analysis. For research purposes, 2000 holograms has been generated with 4 mentioned propagation methods in order to optical noise and contrast comparison. Main topics explained in thesis are: phase retrieval Gerchberg–Saxton algorithm, Nyquist–Shannon sampling theorem in computer-generated holograms sampling and propagation method analysis. In results section are described contrast and optical noise measurements. Additionally, basic usage of CWO++ library in C++ implementation is introduced.
Diploma type
Engineer's / Bachelor of Science
Diploma type
Engineer's thesis
Author
Bartosz Bogusław Brożyna (FP) Bartosz Bogusław Brożyna,, Faculty of Physics (FP)
Title in Polish
Optymalizacja algorytmu powstawania komputerowego hologramu Fresnela z wykorzystaniem biblioteki CWO++
Supervisor
Michał Makowski (FP/OPD) Michał Makowski,, Optics and Photonics Division (FP/OPD)Faculty of Physics (FP)
Certifying unit
Faculty of Physics (FP)
Affiliation unit
Optics and Photonics Division (FP/OPD)
Study subject / specialization
, Fotonika
Language
(pl) Polish
Status
Finished
Defense Date
22-02-2016
Issue date (year)
2016
Reviewers
Michał Makowski (FP/OPD) Michał Makowski,, Optics and Photonics Division (FP/OPD)Faculty of Physics (FP) Maciej Sypek (FP/OPD) Maciej Sypek,, Optics and Photonics Division (FP/OPD)Faculty of Physics (FP)
Keywords in Polish
algorytm Gerchberg–Saxton'a, holografia syntetyczna, numeryczna reprezentacja propagacji , hologram Fresnela, biblioteka CWO++.
Keywords in English
Gerchberg–Saxton algorithm, computer-generated holograms, phase retrieval algorithms, propagation methods, CWO++ library, Fresnel hologram.
Abstract in Polish
Praca ma charakter symulacji zjawiska fizycznego, jakim jest numeryczne odtworzenie rozkładu interferencyjnego w płaszczyźnie fazowej hologramu powstającego w skończonej odległości (hologramu Fresnela). Wyniki zaprezentowane w pracy pozwalają na analizę działania algorytmu optymalizacji fazy Gerchberg–Saxton'a w zależności od zamodelowanej metody propagacji w dziedzinie liczby iteracji. Drugorzędnym celem jest poznanie możliwości przeprowadzania symulacji dotyczących holografii syntetycznej w bibliotece CWO++(computational wave optics library), której implementację w języku programowania C++ wykorzystano do generacji, rekonstrukcji i analizy jakościowej omawianych w pracy hologramów. W ramach pracy wygenerowano 2000 hologramów syntetycznych, wykorzystując 4 metody propagacji. Otrzymane wyniki poddano analizie pod względem kontrastu i zaszumienia, dzięki czemu możliwe jest porównanie wyżej wspomnianych metod. W dalszej części dokumentu znajdują się niezbędne zagadnienia teoretyczne, takie jak wykorzystywany algorytm Gerchberg–Saxton'a, służący do rekonstrukcji fazy, a także twierdzenie Kotielnikowa-Shannona, wykorzystywane przy tworzeniu losowej fazy oraz próbkowaniu wymiarów hologramu. Przedstawiono także zestawienie i opis matematyczny metod propagacji, analizę jakościową zrekonstruowanych obrazów oraz sposoby implementacji i podstawowe informacje o bibliotece CWO++.
File
  • File: 1
    Praca dyplomowa_ Bartosz Brożyna.pdf
Request a WCAG compliant version
Local fields
Identyfikator pracy APD: 9699

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/bachelor/WUTaea604bc7b1b443d88720475b18fd47a/
URN
urn:pw-repo:WUTaea604bc7b1b443d88720475b18fd47a

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page