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01 Mai

Lightmodulation: Gerchberg-Saxton-Algorithmus (GSA)


Hier will ich kurz das Vorgehen bei dem Phasensuchalgorithmus GSA erläutern. Ich habe den Algorithmus in Python übertragen und eine Diskretisierungsfunktion (Link zum Code) hinzugefügt. 

Der GSA wurde in dem wegweisenden Paper „A Practical Algorithm for the Determination of Phase from Image and Diffraction Plane Pictures“ von R. W. Gerchberg und W. O. Saxton 1972 in Optik veröffentlicht und wird wegen seiner Einfachheit heute angewandt.
Der Wikipedia-Artikel Gerchberg-Saxton algorithm braucht unbedingt eine deutsche Übersetzung.

Phasenverschub für die Herstellung eines homogenen quadratischen Amplitudenverlauf visualisiert [0,2\pi] \rightarrow[scharz,weiß]

In der Optik ist oft die Zielintensitätsverteilung entscheidend und der Phasenversatz \Delta\phi zur Herstellung der Intensitätsverteilung unbekannt. Iterative Lösungsverfahren, wie der GSA können in Verbindung mit der Eingangsintensitätsverteilung den benötigten Phasenversatz approximieren. Dafür werden die Funktionen der Intensitätsverteilungen \sqrt{I} auf diskrete Werte 2-dimensionalen Matrizen reduziert. Der GSA ist nicht auf 2-dimensionale Intensitätsverteilungen beschränkt. Der GSA berechnet aus der Intensitätsverteilung in der Beugungsebene und der Intensitätsverteilung in der Bildebene, den erforderlichen Phasenversatz.

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