The article presents an experimental method for the three-dimensional (3D) imaging of ferroelectric domain structures using the method of digital holographic tomography. The implementation of this method uses curvilinear filtered back-projection. Our experimental method is tested by the visualization of the domain structures in the periodically poled lithium niobate single crystal. The developed method enables fast and accurate 3D observation of structures of ferroelectric domains in the whole volume of ferroelectric single crystals. and Článek prezentuje experimentální metodu pro trojrozměrné (3D) zobrazování feroelektrických doménových struktur za použití metody digitální holografické tomografie. Implementace této metody využívá křivočarou filtrovanou zpětnou projekci. Naše experimentální metoda je testována na zobrazování doménových struktur v periodicky polarizovaném monokrystalu niobátu lithia. Vyvinutá metoda umožňuje rychlé a přesné 3D pozorování struktur feroelektrických domén v celém objemu feroelektrických monokrystalů v milimetrovém měřítku.
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.
This paper presents the analysis of the method for three-dimensional (3D) imaging of domain structures in ferroelectric single crystals based on digital holographic tomography. It is known that macroscopic properties of ferroelectric materials are to a large extent enhanced by domain structures. In order to get insight into the role of domain structures on the macroscopic properties requires experimental techniques, which allow the accurate 3D measurement of spatial distribution of ferroelectric domains in a single crystal. Unfortunately, current imaging techniques of ferroelectric domains have their limitations. The most commonly used method is piezoelectric atomic force microscopy, which allows two-dimensional field observations on the surface of a ferroelectric sample. Optical methods, which are based on domain pattern observation from a single constant view angle, allow the determination of domain parameter averaged over the sample volume. In this work, using numerical simulations we analyze a method which determines the spatial distribution of ferroelectric domains by measuring the waveform deformation of transmitted optical wave from several angles. The method is based on the idea that the spatial distribution of the ferroelectric domains can be determined by measuring the spatial distribution of the refractive index. Finally, it is demonstrated that the measurement of waveform deformations, which are transmitted in different angles through a ferroelectric single crystal with domains, provides data that can be further processed by conventional tomographic methods. and Tento článek pojednává o vývoji a implementaci digitální holografické tomografie pro třídimenzionální (3D) pozorování doménových struktur ve ferroelektrických monokrystalech. Feroelektrické materiály představují skupinu materiálů, jejichž makroskopické dielektrické, elektromechanické a elastické vlastnosti jsou značně ovlivněny přítomností doménových struktur. Pochopení vlivu doménových struktur na výše uvedené vlastnosti vyžaduje experimentální techniky, které umožňují přesné 3D měření prostorového rozložení feroelektrických domén v monokrystalu. Bohužel, současné techniky 3D pozorování feroelektrických domén mají svá omezení. Nejčastěji používaná metoda je piezoelektrická mikroskopie atomových sil, která umožňuje 2D pozorování domén na povrchu feroelektrického vzorku. Optické metody, založené na měření dvojlomu, umožňují určit parametry doménových vzorků zprůměrované v celém objemu vzorku. V této práci analyzujeme pomocí numerických simulací metodu, která umožňuje určit prostorové rozložení feroelektrických domén měřením deformace vlnoplochy přenesené optické vlny z několika úhlů. Metoda je založena na myšlence, že prostorové rozložení feroelektrických domén může být určeno měřením prostorového rozložení indexu lomu. Nakonec je demonstrováno, že měření deformací vlnoplochy, procházející pod různými úhly feroelektrickým monokrystalem s doménami, poskytují data, která mohou být dále zpracovávána konvenčními tomografickými metodami.