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Hologramas podem ser produzidos utilizando-se técnicas tradicionais de holografia ou podem ser gerados também por computador, conhecidos como hologramas gerados por computador (HGCs). A maioria destes hologramas opera usando luz monocromática. Por outro lado, os hologramas podem também operar com luz branca. Estes elementos de luz branca são usados em diversas aplicações, como segurança, para verificar a autenticidade dos cartões de crédito e outros documentos, porque seus processos de fabricação são difíceis e caros de serem reproduzidos. Entretanto, os hologramas de luz branca convencionais operam baseados na reflexão da luz, e apresentam alguns efeitos indesejáveis, como distorções cromáticas, como o efeito rainbow. Neste trabalho foi proposto um elemento óptico difrativo de luz branca gerado por computador. O elemento é calculado baseado na técnica de halftoning e na coerência espacial parcial de uma fonte de luz branca estendida. Os elementos da fase são produzidos através de técnicas de fabricação bem estabelecidas de circuitos integrados, e as simulações óticas são apresentadas. Não há necessidade de métodos iterativos. Os resultados das reconstruções ópticas e simuladas deste elemento de luz branca são muito semelhantes e produzem imagens nítidas, não sendo observadas distorções cromáticas. O elemento de luz branca ainda não foi descrito na literatura, e algumas de suas aplicações podem ser um correlator óptico ou arte holográfica. Este trabalho foi realizado no laboratório de óptica do departamento da engenharia elétrica do EESC, e financiado por CAPES (Coordenadoria de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior). / Holograms can be produced using traditional holography techniques or may be also generated by computer, which are known as CGHs(Computer-generated holograms). Most of these holograms operate using monochromatic light. On the other hand, holograms can also operate with white light. These white light holograms are used in several applications, such as security, to verify the autencity of credit cards end other documents, because their fabrication processes are dificult to reproduce and are expensive. However, convencional white light holograms operate based on reflection of light, and present some undesirable effects, like chromatic distortions, such as rainbow effect. In this work it was proposed a computer-generated phase optical difractive element designed to operate under white light illumination. The element is calculated based on the halftoning technique and in the partial spatial coherence of a white light extended source. Phase elements are manufactured using well-established integrated circuits fabrication techniques and optical simulations are shown. No iterative methods are necessary. Simulated and optical reconstructions results are very similar and produce good clear images, and no chromatic distortions are observed. The white light element was not yet described on literature, and some of its applications may be an optical correlator or holographic art. This work was carried at the laboratory of optics of the department of electrical engineering of the EESC, and supported by CAPES (Coordenadoria de Aperfeiçoamento dePessoal de Nível Superior).

Hologramas podem ser produzidos utilizando-se técnicas tradicionais de holografia ou podem ser gerados também por computador, conhecidos como hologramas gerados por computador (HGCs). A maioria destes hologramas opera usando luz monocromática. Por outro lado, os hologramas podem também operar com luz branca. Estes elementos de luz branca são usados em diversas aplicações, como segurança, para verificar a autenticidade dos cartões de crédito e outros documentos, porque seus processos de fabricação são difíceis e caros de serem reproduzidos. Entretanto, os hologramas de luz branca convencionais operam baseados na reflexão da luz, e apresentam alguns efeitos indesejáveis, como distorções cromáticas, como o efeito rainbow. Neste trabalho foi proposto um elemento óptico difrativo de luz branca gerado por computador. O elemento é calculado baseado na técnica de halftoning e na coerência espacial parcial de uma fonte de luz branca estendida. Os elementos da fase são produzidos através de técnicas de fabricação bem estabelecidas de circuitos integrados, e as simulações óticas são apresentadas. Não há necessidade de métodos iterativos. Os resultados das reconstruções ópticas e simuladas deste elemento de luz branca são muito semelhantes e produzem imagens nítidas, não sendo observadas distorções cromáticas. O elemento de luz branca ainda não foi descrito na literatura, e algumas de suas aplicações podem ser um correlator óptico ou arte holográfica. Este trabalho foi realizado no laboratório de óptica do departamento da engenharia elétrica do EESC, e financiado por CAPES (Coordenadoria de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior). / Holograms can be produced using traditional holography techniques or may be also generated by computer, which are known as CGHs(Computer-generated holograms). Most of these holograms operate using monochromatic light. On the other hand, holograms can also operate with white light. These white light holograms are used in several applications, such as security, to verify the autencity of credit cards end other documents, because their fabrication processes are dificult to reproduce and are expensive. However, convencional white light holograms operate based on reflection of light, and present some undesirable effects, like chromatic distortions, such as rainbow effect. In this work it was proposed a computer-generated phase optical difractive element designed to operate under white light illumination. The element is calculated based on the halftoning technique and in the partial spatial coherence of a white light extended source. Phase elements are manufactured using well-established integrated circuits fabrication techniques and optical simulations are shown. No iterative methods are necessary. Simulated and optical reconstructions results are very similar and produce good clear images, and no chromatic distortions are observed. The white light element was not yet described on literature, and some of its applications may be an optical correlator or holographic art. This work was carried at the laboratory of optics of the department of electrical engineering of the EESC, and supported by CAPES (Coordenadoria de Aperfeiçoamento dePessoal de Nível Superior).

La realidad mixta, unificación de la realidad virtual y la realidad aumentada, posee muchas expectativas debido a las grandes tendencias que han surgido desde su creación y la forma en que ha fusionado casi en su totalidad a nuestro mundo real con el mundo digital, con la proyección de objetos digitales que estimulan los sentidos, logrando obtener una percepción similar a los objetos del entorno real y llevando su uso a múltiples posibilidades. En la investigación se identificó la problemática que aborda la necesidad de profundizar sobre las propiedades de la realidad mixta y los objetivos a trazar para cubrir con dicha necesidad. Durante el proyecto se logró recolectar información y crear un catálogo sobre los distintos tipos de aplicaciones, dispositivos y soluciones tecnológicas implementadas referente a la tecnología. Se investigó acerca de la parte teórica de la realidad mixta en base a las distintas definiciones del autor seminal y de expertos en la materia, además de las definiciones sobre las tecnologías con funcionalidades similares. Además, se procesó la información obtenida, identificando los rubros de negocio en donde se desempeña la realidad Mixta. Finalmente, se logró crear una taxonomía de realidad mixta y un gráfico estadístico de la participación de cada rubro de negocio en el mercado, con el fin de poder tener un panorama claro de la adopción y el valor comercial de cada rubro en donde se ejerce dicha tecnología y que pueda ser utilizado como referencia para la creación de proyectos de tecnología. / Mixed reality, the union of virtual reality and augmented reality, has high expectations due to the biggest trends that have emerged since its inception and the way in which it has almost entirely merged the real world with the digital world with the projection of digital objects that stimulate the senses, achieving a perception similar to the objects in the real environment and taking their use to multiple possibilities. The research identified the problem that addresses the need to delve into the properties of mixed reality and the objectives to be set in order to meet this need. During the project, information was collected in order to create a catalog on the different types of applications, devices and technological solutions implemented regarding that technology. The theoretical part of mixed reality was researched based on the different definitions given by authors and experts in the field, in addition to the definitions of technologies with similar functionalities. Moreover, the information obtained was processed, identifying the business areas where the mixed reality operates. Finally, it was possible to create a mixed reality taxonomy and a statistical graph of the participation of each business area in the market, for the purpose of being able to have a clear overview of the adoption and commercial value of each area where said technology is used and that can be employed as a reference for the creation of future technology projects. / Tesis

Neste trabalho desenvolvemos duas séries de EODs operando em regime simultâneo de modulação das componentes de fase e de amplitude de uma frente de luz (Modulação Complexa Completa MCC). A primeira destas séries foi constituída por Hologramas de Fourier calculados através do Algoritmo Iterativo da Transformada de Fourier (Iterative Fourier Transform Algorithm IFTA) e a segunda, por Hologramad de Fresnel cujo cálculo da propagação da luz foi obtido por filmagem linear espacial proveniente da solução da Equação de Helmholtz no domínio da frequência. Nos dois casos, a Modulação Complexa Completa foi implementada fisicamente empregando, para realizar a modulação de fase, um micro-relevo gravado em um filme de DLC (Diamond Like Carbon) depositado sobre um substrato de vidro. Sobre este relevo foi implementada a modulação de amplitude, através da deposição de um filme de alumínio, no qual foram realizadas micro-aberturas diferentes cujas áreas eram proporcionais à amplitude em cada pixel. Nos Hologramas de Fourier, uma diferente espessura do filme DLC localizada sobre cada pixel foi responsável pela modulação do valor de fase relativo àquele ponto. Nos Hologramas de Fresnel, a combinação de duas espessuras diferentes do filme de DLC em cada pixel foi responsável pela modulação do valor de fase relativo a cada ponto. Os elementos foram caracterizados física e opticamente e produziram imagens de reconstrução totalmente livres de ruídos do tipo speckle. Também em caráter de avaliação dos resultados foi efetuada a comparação entre as imagens de reconstrução óptica produzidas pelos Hologramas de Fresnel com MCC com as produzidas por Hologramas de Fresnel convencionais em regime de modulação de fase. / In this work, we developed two sets of DOESs able to modulate both phase and amplitude components of light simultaneously (Complete Complex Modulation CCM). The first set is composed of Fourier Holograms calculated by Iteractive Fourier Transform Algorithm (IFTA). The second set is composed by Fresnel Holograms, which light propagation was calculated by spatial linear filtering obtained from the solution of the Helmholtz Equation in the frequency domain. In both cases, Complete Complex Modulation was physically implemented by a micro-relief, for phase modulation, recorded on a Diamond Like Carbon (DLC) film deposited on a glass substrate. Amplitude modulation was implemented on a aluminum fim layer deposited on this relief. In this layer, micro-appertures proportional to the amplitude on each pixel, were recorded. Phase modulation in each pixel of the Fourier Holograms was achivied by different thicknesses of the DLC film. For Fresnel Holograms, phase modulation was achieved by combining two different thicknesses of DLC film inside each pixel. The elements were physically and optically characterized and produced reconstruction images completly free of speckle like noise. The optical reconstruction images produced from Fresnel Holograms working in CCM regime and convencional phase-only modulated Fourier Holograms were compared.

Neste trabalho desenvolvemos duas séries de EODs operando em regime simultâneo de modulação das componentes de fase e de amplitude de uma frente de luz (Modulação Complexa Completa MCC). A primeira destas séries foi constituída por Hologramas de Fourier calculados através do Algoritmo Iterativo da Transformada de Fourier (Iterative Fourier Transform Algorithm IFTA) e a segunda, por Hologramad de Fresnel cujo cálculo da propagação da luz foi obtido por filmagem linear espacial proveniente da solução da Equação de Helmholtz no domínio da frequência. Nos dois casos, a Modulação Complexa Completa foi implementada fisicamente empregando, para realizar a modulação de fase, um micro-relevo gravado em um filme de DLC (Diamond Like Carbon) depositado sobre um substrato de vidro. Sobre este relevo foi implementada a modulação de amplitude, através da deposição de um filme de alumínio, no qual foram realizadas micro-aberturas diferentes cujas áreas eram proporcionais à amplitude em cada pixel. Nos Hologramas de Fourier, uma diferente espessura do filme DLC localizada sobre cada pixel foi responsável pela modulação do valor de fase relativo àquele ponto. Nos Hologramas de Fresnel, a combinação de duas espessuras diferentes do filme de DLC em cada pixel foi responsável pela modulação do valor de fase relativo a cada ponto. Os elementos foram caracterizados física e opticamente e produziram imagens de reconstrução totalmente livres de ruídos do tipo speckle. Também em caráter de avaliação dos resultados foi efetuada a comparação entre as imagens de reconstrução óptica produzidas pelos Hologramas de Fresnel com MCC com as produzidas por Hologramas de Fresnel convencionais em regime de modulação de fase. / In this work, we developed two sets of DOESs able to modulate both phase and amplitude components of light simultaneously (Complete Complex Modulation CCM). The first set is composed of Fourier Holograms calculated by Iteractive Fourier Transform Algorithm (IFTA). The second set is composed by Fresnel Holograms, which light propagation was calculated by spatial linear filtering obtained from the solution of the Helmholtz Equation in the frequency domain. In both cases, Complete Complex Modulation was physically implemented by a micro-relief, for phase modulation, recorded on a Diamond Like Carbon (DLC) film deposited on a glass substrate. Amplitude modulation was implemented on a aluminum fim layer deposited on this relief. In this layer, micro-appertures proportional to the amplitude on each pixel, were recorded. Phase modulation in each pixel of the Fourier Holograms was achivied by different thicknesses of the DLC film. For Fresnel Holograms, phase modulation was achieved by combining two different thicknesses of DLC film inside each pixel. The elements were physically and optically characterized and produced reconstruction images completly free of speckle like noise. The optical reconstruction images produced from Fresnel Holograms working in CCM regime and convencional phase-only modulated Fourier Holograms were compared.

Orientador: Jaime Frejlich / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-05T13:36:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_Ivande_D.pdf: 718797 bytes, checksum: 32fec7f75d9afd6a59509cc66293c0d3 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Neste trabalho foram realizadas contribuições importantes na área de registro holográfico auto-estabilizado em niobato de lítio (LiNbO3:Fe) e do estudo da dinâmica da formação e evolução dos hologramas durante as diferentes etapas da fixação. Outras contribuições importantes neste trabalho referem-se ao desenvolvimento de técnicas mais eficientes e/ou mais simples para a fixação de hologramas. Em termos de registro auto-estabilizado, nosso trabalho permitiu o uso dessas técnicas para obtermos hologramas com alta eficiência de difração e de forma reprodutível. O registro holográfico auto-estabilizado em niobato de lítio já tinha sido utilizado anteriormente. A novidade aqui reside no estudo detalhado da dinâmica do processo, que permitiu uma melhor compreensão das possibilidades e limitações da técnica, incluindo o estudo detalhado do efeito do grau de oxidação (isto é, da relação [Fe3+]/[Fe2+]) do material sobre o comportamento do sistema de estabilização. Em função dos estudos acima referidos que permitiram uma melhor compreensão dos processos, foi possível desenvolver uma técnica de fixação para cristais oxidados que permitiu obter redes fixas com alta eficiência de difração, com valores previzíveis em função das propriedades do cristal e de forma reprodutível. O registro auto-estabilizado foi aplicado com sucesso, pela primeira vez, à técnica de fixação (registro e compensação) a alta temperatura, de forma muito mais simples do que a técnica clássica, e que permitiu obter excelentes resultados mesmo com amostras reduzidas, para as quais o processo clássico não funciona satisfatoriamente. Paralelamente mostramos teórica e experimentalmente os problemas associados à medida da eficiência de difração em hologramas espessos. Mostramos que o uso de um feixe auxiliar (frequentemente utilizado) para este tipo de medida leva a erros consideráveis e para este caso propomos uma forma muito simples de realizar essa medida / Abstract: In this work important contributions to the field and to the self stabilized holographic record in litium niobate were achieved and to the dynamic formation and hologram evolution study during different fixing stages. Other important contributions in this work refer to more efficient technique development and/or simpler ones to hologram fixing. On terms of self stabilized record our work allowed the use of these techniques to obtain some holograms with high efficiency diffractions and in a reproducible form. The self stabilized holographic record in litium niobate had already been used before. The new point here is the detailed study about the process dynamic which allowed a better understanding of the technique possibilities and limitations including the detailed study of the effect of the oxidation degree (thus the relation [Fe3+]/[Fe2+]) of the material about the stabilization system behaviour. According to the referred studies above which permitted a better understanding of the process, it was possible to develop the oxidated crystals fixing technique which permitted to get fixed nets with high diffractions efficience with predictable values according to the crystals properties and in a reproducible form. The self stabilized record was applied sucessfully to the fixing technique (recording and compensation) for the first time to high temperature in a so much simpler form than the classical one which permitted to obtain excellent results even using reduced samples to which the classical process has not worked satisfactionally. Parallel to this, we showed (theoric and experimentally) the associated problems to the diffraction efficience in thick holograms. We showed the use of an auxiliar bin (frequently used) for this kind of measure results in considerable errors and to this case we propose a so much simpler form of achieving this measure / Doutorado / Física da Matéria Condensada / Doutor em Ciências

Dois tipos diferentes de hologramas (Fresnel e Fourier) foram gerados por computador. O holograma de Fresnel foi escolhido para fazer parte de um arranjo experimental que teve como objetivo estimar a rugosidade de amostras metálicas. Para isso, um novo método de aplicação de um correlator óptico foi desenvolvido. Hologramas de Fourier geralmente fazem parte do correlator óptico de VanderLugt, o qual é muito utilizado no reconhecimento de padrões. A reconstrução numérica de hologramas de Fresnel gerados por computador, "distorcidos" por superfícies metálicas (também simuladas), serviram de base para que a reconstrução óptica de um holograma de Fresnel fosse utilizada, de forma inédita, no reconhecimento de padrões para estimar a rugosidade de amostras metálicas. / Two different types of holograms (Fresnel and Fourier) have been computer-generated. The Fresnel hologram has been chosen as part of an experimental set, which meant to estimate the roughness of the metalic samples. A new method for the aplication of an optical correlator has been developed. Fourier holograms are, generally, part of the VanderLugt optical correlator, that is very used for pattern recognition. The numerical reconstruction of the computer-generated Fresnel holograms, "distorted" by metalic surfaces (simulated as well), worked as the base for the utilization, in an original way, of the optical reconstruction of a Fresnel hologram, at the pattern recognition to estimate the roughness of the metalic samples.

Orientador: Prof. Dr. Marcos Roberto de Rocha Gesualdi / Tese (doutorado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Física, 2014. / Neste trabalho, realizando uma revisão teórica e experimental da geração de feixes não difrativos a partir dos fundamentos de teoria de difração, Hologramas Gerados por Computador (CGH) e Holograa, utilizando Moduladores Espaciais de Luz (SLM). Mostramos a possibilidade de geração de múltiplos feixes não difrativos de iguais ou diferentes simetrias utilizando a reconstrução holográca em SLM. Apresentamos de forma inédita a obtenção experimental de um novo conceito de feixe não difrativo que utiliza a superposição de feixes de Bessel cujo padrão longitudinal de intensidade pode ser escolhido a priori, a chamada Frozen Wave. Finalmente realizamos uma revisão teórica das propriedades de ondas em meios não lineares Fotorrefrativos, e a partir desse estudo desenvolvemos e montamos um arranjo de Holograa Fotorrefrativa e demonstramos experimentalmente a possibilidade de gerar feixes não difrativos utilizando essa técnica. Evidenciamos através dessa técnica uma nova possibilidade de geração de feixes não difrativos e em especial para geração de Frozen Waves. / In this work, we perform a theoretical and experimental review of genration non diractive beams since difraction theory, Computing Generation Hologram (CGH) and Holography using Spatial Light Modulator (SLM). We show the possibility to generate multiple non diractive beams with the igual or dierent symetry using a holographic reconstruction in SLM. We show for the rst time the experimental observation of a new nondifractive beam concepte that use Bessel beam superpositions whose intensite longitudinal shape can be chosen a priori, known as Frozen Wave. Finally, we made a theoretical review of the nonlinear Photorefractive properties, and of from this study we developed and mont a Photorefractive holography setup to show the nondiractive beam generation through this technique. Evidencing through this technique a new possibility to generate a non diractive beams and on special case to generate Frozen Waves.

Orientador: Prof. Dr. Marcos Roberto da Rocha Gesualdi / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, 2016. / A holografia permite o registro e a reconstrução óptica de imagens 3D de objetos, pois um holograma carrega as informações de intensidade e fase da função da onda óptica espalhada pelo objeto. Com a evolução do armazenamento e da velocidade de processamento de dados em computadores, a viabilidade dos hologramas gerados por computador tem evoluído no decorrer dos anos. Na atualidade, a implementação experimental dos CGHs tem sido realizada por meio de novos dispositivos opto-eletrônicos, como os moduladores espaciais de luz, câmeras CMOS, e CCDs de alta resolução, além dos novos materiais fotossensíveis, permitindo o registro e reconstrução óptica de objetos tridimensionais e de feixes ópticos especiais. Por outro lado, as possibilidades do FPGA, um dispositivo lógico programável capaz de criar diferentes tipos de circuitos digitais, permite desenvolver um hardware capaz de melhorar os tempos de processamentos para a geração dos hologramas sintéticos. O objetivo deste trabalho é estudar a holografia gerada por computador a partir de algoritmos (software), a realização da reconstrução óptica destes hologramas usando dispositivos SLMs, bem como as possibilidades de implementação dos CGHs via FPGA (hardware) de cenas 3D virtuais. Desta forma, foram obtidos resultados de construção (gravação) numérica de CGHs de imagens estáticas e dinâmicas, 2D e 3D, via MATLAB e de reconstrução (reprodução) óptica usando dispositivos SLMs destas imagens estáticas e dinâmicas (cenas). / Holography allows three-dimensional recording and optical reconstruction of objects, as a hologram carries the information of the intensity and the optic wave¿s phase function spread over the object. With the evolution of data storage and processing speed in computers, the viability of creating holograms by computer has advance through the years. Today, the CGHs¿s experimental implementation has been performed by new optoelectronic devices, as special light modulators, CMOS cameras, e high resolution CCDs, besides new photosensitive materials, allowing recording and optical reconstruction of 3D objects and special optic beams. On the other hand, FPGA possibilities, a logic programmable device able to create different kind of digital circuits, enables the development of hardware to improve processing time when creating synthetic holograms. The main objective of this work is to study holography created by computer using algorithms (software), moreover the optical reconstruction of holograms utilizing SLMs devices, as the possibility of implementing CGHs by FPGA (hardware), of virtual 3D scenes. Therefore, results of numeric construction (recording) of CGHs of static and dynamic images were obtained, 2D and 3D, using MATLAB, and the optical reconstruction (reproduction) using SLMs devices of these images (scenes).