Hyperspectral imaging as a tool for obtaining information about the world around us is rapidly developing field of modern technology. The desired information in such systems is obtained by processing ofstored spectral information of a measured scene. The main advantage of the hyperspectral systems is the use of a wide spectral range encompassing both the visible and adjacent spectral regions(primarily infrared). The main element in these systemsis a spectrally selective element which provides separation of the individual spectral components. This element can be based on number of physical principles, in this paper we will discuss the design and fabrication of a spectral element based on a diffraction grating. The main requirements for this system were: spectral division function for LWIR (7 mm - 14 mm), the highest possible efficiency in this spectral region with respect to the spectral emission of a black body with temperature 350 K, and avoidance of the restrictions given by the production. Design of the grating was done with the use of a scalar theory and the results were compared with RCWAand finite element method. Fabrication of the grating was carried out using single-point diamond turning. The grating was made of germanium. and Hyperspektrální zobrazování, jakožto nástroj pro získávání informací o světě kolem nás, je rychle se rozvíjející oblast moderní techniky. Požadovaná informace se v takových systémech získává zpracováním uložené spektrální informace z měřené scény. Jednou z výhod hyperspektrálního systému je užití širokého spektrální rozsahu obepínajícího jak viditelné, tak i přilehlé spektrální oblasti světla (především infračervenou). Hlavní prvek v těchto systémech je spektrálně selektivní člen zajišťující separaci jednotlivých spektrálních komponent. Tento člen může být založen na různých fyzikálních principech, v rámci tohoto příspěvku diskutujeme návrh a výrobu spektrálního elementu založeného na difrakční mřížce. Hlavní požadavky na tento systém jsou spektrálně selektivní funkce pro LWIR (7 mm - 14 mm), co možná nejvyšší účinnost v dané spektrální oblasti vzhledem k spektrálnímu vyzařování černého tělesa o teplotě 350 K a vyhnutí se omezení daných výrobou. Návrh mřížky vychází ze skalární teorie elektromagnetického pole a výsledek je porovnán s RCWA a metodou konečných prvků. Vlastní výroba mřížky se provedla jednobodovým diamantovým soustružením do germania.
In the paper the limit of grinded surface micro-roughness of brittle materials (optical glass) is experimentaly determined with regard to the ability to record and reconstruct the surface by digital holography with expected quality. Multiwavelength phase shifted digital holographic interferometry (holographic contouring) is used and its performance is examined in those test. Holographic contouring is great candidate for precise shape measurement technique which could be applied in optical element manufacturing process - mainly during the iterative process of generating. Selected artifact with different radii of the spherical (convex and concave) surface shapes were prepared with different micro roughness and its optical surfaces were recorded holographically in the designed setup. Two different measures were selected to help to estimate the quality of recording. First of them was the intensity profile of the reconstructed surface changing in connection with micro roughness decrease. The shape of the intensity profile develops as the surface is altering from strongly diffusive to almost specular. The second one was the correlation of recorded and reconstructed phases (surfaces shapes) where the recording was done with close wavelengths. The correlation function decreases in connection with the noise amount increase in the data. The preliminary results are displayed showing that the surface could be measured by multiwavelength holographic contouring up to very high quality of lapped surface - almost polished - nearly specular. On the other hand the application of holographic contouring to polished surface measurement is still challenging and remains unresolved even with the multidirection illumination. and Článek se zabývá stanovení dolního limitu mikrodrsnosti, který je významný z pohledu rekonstruovatelnosti povrchu při holografickém měření tvaru povrchu budoucích optických elementů. Limit je určen pro velmi jemně broušené, téměř lesklé povrchy realizované z optického skla. Povrch artefaktů je nasnímán na dvou odlišných, ale blízkých vlnových délkách holograficky a pro zvýšení přesnosti je využita metoda fázového posuvu. Získaná fáze, která může být zobrazena formou kontur, je měřítkem pro odhad limitu mikrodrsnosti. Holografické konturování je velmi perspektivní z pohledu jeho využití právě pro měření tvaru broušených povrchů,zejména během iteračního procesu generování. Byly vybrány artefakty (vzorky pro měření) s různými poloměry kulových (konvexních a konkávních) ploch. Vybrané artefakty byly postupně zpracovávány a byly získány povrchy s různou mikrodrsností v závislosti na použitém volném brusivu. Dva různé ''parametry'' byly vybrány jako míry pro odhad kvality záznamu. Prvníz nich je profil intenzity rekonstruovaného povrchu, ten se mění ve vazbě na vývoj mikrodrsnosti povrchu. Jako druhá míra byla zvolena korelace zaznamenaných a rekonstruovaných fází (sledovaná v celém povrchu), při záznamu provedeném blízkými vlnovými délkami. Korelační koeficient klesá s nárůstem množství šumu v datech. Prvotní výsledky ukazují, že povrch lapovaného elementu může být zaznamenán a rekonstruován v dostatečné kvalitě až do vysokého stupně prolapovanosti, kdy se povrch stává téměř leštěným.
This contribution deals with lab-on-chip technology, which emerged during past years between imaging methods. Diffractive field according to Lorenz-Mie-Debye theory is created by light irradiating the sample positioned near digital sensor. The diffracted wave interferes with the incident wave and creates a digital hologram from which the amplitude and phase fields are subsequently reconstructed. Main advantages of this technology are the simplicity and compactness of the system with low weight and dimension. These properties allow big reduction in price compared to the methods which use optical elements and also the possibility for creating a device useable not only in specialized laboratories but even outside. Furthermore this method achieves submicron resolution in wide field of view. and Tento příspěvek se zabývá technologií lab-on-chip, jež v posledních letech vstupuje na pole zobrazovacích metod. Vzorek umístěný blízko digitálního senzoru, na který dopadá světelná vlna, vytváří difrakční pole podle teorie Lorenz-Mie-Debye. Difraktovaná vlna interferuje s dopadající vlnou a vytváří digitální hologram, z kterého je následně zrekonstruováno amplitudové i fázové pole. Hlavními výhodami lab-on-chip jsou jednoduchost a kompaktnost systému s nízkou hmotností a rozměrem. Tyto vlastnosti umožňují velké snížení ceny v porovnání s metodami využívajícími optické elementy a možnost tvorby skladného zařízení použitelného i mimo specializované laboratoře. Metoda dále dosahuje submikronového laterálního rozlišení v širokém zorném poli.
Plan-parallel optical elements are broadly used as a final component and also as semi-finished product. But the interferometric measurement of its optical properties is very difficult due to interference between the front and rear plan surfaces which cause undesirable fringes often called ''dead fringes''. Because of this fact, multi-step measurement with low coherence source have to be done or immersion fluid for suppressing of unwanted reflections have to be use. This kind of measurement is very laborious and place high demands on the operator. By multiple-wavelength interferometry using tunable laser source, the separation of information about the shape of surfaces or transmission from each other is possible. And also is a possible, evaluation of dead fringes and calculation inner refractive index distribution. All these can be done in only one step measurement with a high coherence laser source and without any immersion fluid. Therefore the measurement is less sensitive to human errors and last but not least very fast. and Planparalelní optické elementy jsou široce užívány a planparalelní disky optického skla jsou také často základem pro následnou výrobu. Interferometrické měření jejich optických vlastností je však velmi obtížné, a to právě díky paralelitě rovinných povrchů, mezi nimiž dochází v kolimovaném koherentním svazku k nežádoucí interferenci znemožňující standardní měření dalších vlastností elementu. Měření je tak nutné provádět vícekrokově pomocí zdrojů s nízkou koherencí, či eliminovat nežádoucí interferenci pomocí imerzní kapaliny. Tyto metody jsou však velmi pracné a kladou vysoké požadavky na operátora. Pomocí multivlnné interferometrie, kdy je lineárně laděna frekvence laserového zdroje, je možné oddělit požadovanou informaci od interference nežádoucí, a tím získat tvarové a transmisní vlastnosti elementu a případně také vnitřní rozložení indexu lomu během jediného měření a bez použití imerzní kapaliny. Výsledné měření je tak v podstatě necitlivé na lidské chyby a především je výrazně rychlejší.
This paper presents the method for shape measurement by digital holography based on wavelength contouring. The method employs multiple measurements from different illumination directions followed by stitching of the individual measurements by leastsquare method. This approach is promising in measuring ofsteepersurface slopes more accurately. and Článek představuje metodu pro měření tvarů broušených ploch, která je založena na principu vícevlnné digitální holografie. Metoda využívá měření daného povrchu při osvětlení z několika různých směrů a následného složení dílčích měření pomocí metody nejmenších čtverců. Tato metoda umožňuje měřit rovinné, sférické, asférické i tzv. free-form tvary broušených povrchů s větší přesností v porovnání se standardními metodami holografického konturování.