Vislielākais burtu izmērs
Lielāks burtu izmērs
Burtu standarta izmērs
Stiklveida ķermeņa apduļķojumu efektu samazināšana/likvidēšana izmantojot fāzes informācijas iegūšanu ar kodēto difrakcijas struktūru metodi
Pēdējās izmaiņas veiktas:
15.06.2018

 

Projekta vadītājs Varis Karitāns

Vienošanās Nr. 1.1.1.2/16/I/001

Pētniecības pieteikuma Nr. 1.1.1.2/VIAA/1/16/199

Projekta mērķis ir attīstīt neinvazīvu optisko sistēmu un metodi stiklveida ķermeņa apduļķojumu radīto nevēlamo efektu mazināšanai/kompensēšanai. Stiklveida ķermeņa apduļķojumi izpaužas kā redzeslaukā peldošas ķēdītes, aplīši, kā arī citas struktūras, kas faktiski ir caurspīdīgi fāzu difrakcijas režģi. Ar šo redzes diskomfortu radošo problēmu saskaras aptuveni 80 % cilvēku. Problēma tiks risināta, izmantojot kodēto difrakcijas struktūru metodi šo objektu struktūras noskaidrošanai un gaismas modulācijai tā, lai šo apduļķojumu efektus samazinātu. Kodēto difrakcijas struktūru metode ir viena no populārākajām skaitliskajām metodēm objektu fāzes un struktūras noteikšanai. Šī metode ir piemērota optisko aberāciju mērīšanai, proteīnu kompleksu struktūras novērtēšanai, kristālu struktūras noteikšanai un citiem mērķiem. Projekta gaitā tiks novērtēta arī šis metodes pielietojamība jaunu viļņu frontes sensoru radīšanai astronomijas vajadzībām, kā arī mikrofluīdikas sistēmās šķidrumā esošu objektu struktūras noteikšanai. Šādi pētījumi ir nozīmīgi Latvijas industrijā, veicinot augsto tehnoloģijas produktu un uzņēmumu attīstību.

Projekts tiks realizēts LU Cietvielu fizikas institūtā sadarbībā ar Dublinas Universitātes Koledžas Optikas laboratoriju. Projektu plānots īstenot inovatīvo materiālu un tehnoloģiju nozarē izmantojot starpdisciplinaritāti - dabas zinātnes (1.1 matemātika (Mathematics), 1.3 fizika (Physical sciences), 1.4 Ķīmija (Chemical sciences)) un inženierzinātnes un tehnoloģija (2.5 materiālu zinātne (Materials engineering). Projektam ir tieša sasaiste ar Viedās specializācijas stratēģiju (VSS), jo projekta mērķi atbilst RIS3 noteiktajiem tautsaimniecības transformācijas virzieniem un izaugsmes 1., 2. 3. un 6. prioritātei. Projekts atbilst šādām zināšanu jomām: 1) viedie materiāli, tehnoloģijas un inženiersistēmas; 2) IKT, kā arī EK identificētajās atslēgtehnoloģijās (nanotehnoloģijas, mikro un nano-elektronika, fotonika, advancētie materiāli un ražošanas sistēmas, biotehnoloģijas). Projekta galvenās aktivitātes ir mikrooptikas un skaitļošanas optikas pētījumi, kā arī mikrofluīdikas attīstīšana.

Projekta realizācijas laiks 36 mēneši, kopējais finansējums 133,805.88 EUR.


Jaunumi par projektu

15.06.2018.

Turpināti kodēto difrakcijas struktūru metodes un aberometrijas pētījumi, kā arī izgatavotas statiskas dažāda izmēra un formas struktūras, kas tiks apduļķojumus simulējošo daļiņu fāzes mērīšanai acs modelī. Ir izpētīta Zernikes polinomu izmantojamība optiskā trokšņa filtrēšanai aprēķinātajā viļņu frontē. Aberāciju analīzes rezultāti prezentēti LU CFI 34. zinātniskajā konferencē 21.02.2018. un zinātniskajā seminārā 29.03.2018. Iesniegts raksts SPIE konferences “Optical Systems Design” (Frankfurte, Vācija laika posmā no 14.05.2018.-17.05.2018.) rakstu krājumam. Raksts publicēts 2018. gada 28. maijā.

Varis Karitans; Edgars Nitiss; Andrejs Tokmakovs; Kaspars Pudzs. “Optical phase retrieval using four rotated versions of a single binary mask – simulation results”. Proc. SPIE 10694. DOI: 10.1117/12.2311861

Apduļķojumu detektēšanas pētījumu rezultāti prezentēti arī konferencē “Developments in Optics and Communications” (ielūgtā lektora prezentācija: Simulation of Vitreous Floaters using an Eye Model with Microfluidics System).


Jaunumi par projektu

15.03.2018.

Projekta sākuma posmā kodēto difrakcijas struktūru metode pielāgota fotorezistīvā slānī izgatavotu mikrooptikas elementu struktūras mērīšanai. Ir parādīta laba atbilstība starp kodēto difrakcijas struktūru metodi un bezkontakta profilometrijas metodi. Kodēto difrakcijas struktūru metode tiek īstenota, izmantojot fotolitogrāfijas metodes, turpretim bezkontakta profilometrijas metodē izmantots MATLAB rīks LightPipes, kas sniedz iespēju simulēt viļņu frontes izplatīšanos brīvā telpā. Ļoti drīz kādam no Amerikas Optikas Biedrības (OSA) žurnāliem tiks iesniegts raksts par abu minēto metožu salīdzināšanu aberāciju mērīšanas nolūkos.

Ir arī izpētīta dažādu plastmasu (PET, PVC u.c.) izmantojamība mikrofluīdikas kontaktu veidošanai. Ir noteikts kontaktu stiprums starp dažādām plastmasām un polidimetilsiloksānu (PDMS). Novērots, ka labu kontaktu iespējams iegūt, izmantojot nemodificēto polikarbonātu, uz tā virsmas izveidojot poliuretāna saites un to ievietojot ozonatorā, lai radītu -OH grupas. Lai novērstu aberācijas mikrofluīdikas sistēmā, ir arī uzlabots acs modelis, kurā minētā mikrofluīdikas sistēma iebūvēta.

Izmantojot 4 CMOS kameras, tiek arī veidota optiskā sistēma vienlaicīgai 4 kodēto difrakcijas struktūru mērīšanai tā, lai saīsinātu mērījumu laiku. Līdz šim brīdim ir arī optimizēts MATLAB kods, kas aprēķina objekta struktūru, izmantojot intensitātes mērījumus. Pēc optimizācijas skaitļošanas laiks ir ļoti ievērojami sarucis.

Pētījuma rezultāti prezentēti ikgadējā vietēja mēroga konferencē (LU CFI 34. zinātniskā konference), kā arī ir iesniegtas tēzes starptautiskai konferencei “Optical Systems Design” 2018. g. maijā Frankfurtē, Vācijā. Tēzes ir apstiprinātas, un par pētījuma rezultātiem šajā konferencē tiks ziņots mutiski.