I I/

VALENTIN I. VLAC RADU ZAClU JEAN MAUREF - NICOLAE MlRON DAN SPORE/

0

............. ........................... CAPITOLUL 1 . INTRODUCERE ;.J . . ( 1 '

CAPITOLUL 2 . TRATAREA O P E R A ~ ~ N A L A A" DIFRAWEI 9 TRANS- .................... FORMATA FOURIER Q Q P T ~ ~ ~

CAPITOLUL 3 . 3.0. 3.1. 3.1.1. 3.1.2. 3.2. 3.3. , 3.3.1. 3.3.2. 3.9.3. 3.3.4. 8.4. 3.4.1. 3.4.2 3.4.3.

....................................... Difractia Juminii ..................................... Ecqatja Helmholtz

.......... ~ o r m u ~ a ' d ~ difractie ~i conditid la iimita Kirchhoff ...... ~ e f o r m p l ~ e a Sommerfeld a formulei Fresnel-Kifchhoff ............... Sisterqe Iiniar invhiante ~i difracfia lukninii ...... Difractja hmihi i In aproximatiile Fresnel ~i FraunhoIer

Transformata Fourier In optics .......................... Bibliografie .......................................... . .

....................... SEMNALE $1 SISTEME OPTICE.

................... Introducere L . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...................... Semnale 2D, deterministe, seadare ...................... Semnale ZD, d e t e d n i s t e , periodice .................... Semnala 2D, determitbbte, aperiodide ........................... Semnale 2D, aleatbare, s d a r e

........ ........... Semnnle 2D, vtctolttale {palarizate) .,. ................ . Matrhea de coerre4P Gzedul de pMaridare

.................... Paretmetrii Stokes . M&ibc, le Mualler ...................... ~Semnale vectoriale toW@dariaate ...................... Utllizarea semnalelurqWce soalare

.................... %Wme 2D lin'iare, invmiante spatial ?kmsrnisiunea semndeiot daterministe ~ r i n SLIS ........ Traasmisiunea semnalelor a l e a t w e prinASLIS ............ Descrierea matriceala a transmisiunii semnalelor prin SLIS

i~ emp 2. D lini e ariante spatial .................... . 'f#aktn% 2 i d i i d n t k spa$idA.%ondiliile dc inmatiah@

spatial6 pentru sisUrMl8 @Ef f&l$crAre'opticH a informafiei Reprezentarea sistemelor liniare. variante spatial ........

....................... Sisteme 2D neliniare ....... .,. ............ . . 3.6.1 Fenqmepe caw produq neliniarit$&iie spatiale

3.6.2. . Reprezentarea sisterpelm 2D n e w w e gi r5spunsul lor la sem-

. . . . ........................................... Intradbcere Hofograme plane . ., .......... I.. ..................

............ .. ... ......:. ...... Hbibgrrtme Frednel .'. 2; : . .-. . '

....................... Holograme FraunhofehFourier : . .I.. ...................... Nolograme plane de fa%& : .'. : . a . <: . Holograme A Voiolum .. .;. ................................

...................... . hregisf~hreah~oefrad@ltir fn volom .............. ~Reconstructia hoiografic$. In voium {Bragg)

. . . ..... ............ . PmprietPfI ale hologt.iim81or in volbfrl :

4.2.4. Holograme reflectante ................................ 4.2.5. Eficientg la difractie a hologramelor .................... 4.3. Prelucrarea informatiei in holografie .................... 4.3.1. Largimea de band5 spatial& a hologramelor .............. 4.3.2. Modelul lentil5-prism5 pentru simularea procesului holo-

grafic ................................................ 4.3.3. Compresia lgrgimii de band5 a mesajului In procesul holo-

graf ic ................................................ ................ 4.3.4. Reducerea benzii spatiale a hologramelor

............................................ Bibliografie

CAPITOLUL 5 . 5.0. Introducere ............................................ 5.1. Probleme generale in sistemele optice de filtrare spa$ialfi . . 5.1.1. Filtrarea $n doqepiul frecvepta ........................ 5.1.2. ~ i l t q ' p , 40 dombpiul spatidl .......................... 5.1.3. Filtrarea Y D niulticanal ................................ 5.1.4. Filtrarea spatial5 fn lurnina necoerentg .................. 5.1.5. Sisteme de fiMfare spafiala cu s mnale variabile in timp ....

.................. 5.2. . Limit&ri qi Considekatii de ord1& practic ...... . 5.2.J. Limitibi produse de dimensiunl~~ finite ale semnalelor 5.2.2. ~imi t t i r i produse de dlmensidnile finite ale lentilelor ......

............ 5.2.3. Limitad geherate 'de lnregistrarea semnalului 5.2.4. Realizarea fikrelor spatiale complexe .................... 5.3. Prelucrarea &atelor radar .............................. 5.3.1. Radai-ul cu apertur5 sintetic5 .......................... 5.3.2. Compresia optic5 a impulsurilor ........................ 5.3.3. Tehnictt et)mbinbl% .................................... 5.4. Prelucrarea imaginilor ................................ 5.4.1. Pmhleme teoretice .................................... 5.4.2. Preluc~aeea prin deconvolutie ........................ 5.4.3. Alte metode de restanare a imaginilor ..................

.................................. 5.4.4. Reducerea zgom~tUtui 5.5. Recunoavterea formelor ................................ 5.5.1. Recunoa~terea, #i identi#icarea caracterelor .............. 5.5.2. Metode de reoanoa+t&re.ln. medicing g i biologie ............ 5.5.3. Recunoagtereeiattar tipuri de forme .................... 5.6. Prelucrarea eW8tor pentru descoperirea resurselor terestre 5.6.1. Prelucrarea datelor seismice .......................... 5.6.2. Extragerea unor caraateristici din fotografii aeriene ......

............................ 5.6.3. Aplicatii in fotogrametrie Bibliogrdie ............................................

CAPITQLUL 6 . SISTsME D+$ C A ~ C U L ANALOGICE OPTICE $1 HIBRIDE ELEC'lTItONOBPTICE ..................................

6.0. Introducere ............................................ 6.1. Operafii elementare: adunarea, scgderea g i multiplicarea ................................ 6.2. Tramfoimarea Fourier 6.2.1. Analiza Fourier a transparentului binar cu modulatia ariei

de transmisiune .................. : ..................... 6.2.2. Analiza Fourier a transparentului binar cu fanta curb5 dupH

....................... .......... graficul funcfiei 1D , + ........ 6.2.3. Analizg spectrala in lumin5 monocromatic5 difuz5

................................ 6.3. Convolutia jii corelatia 6.4. Diferentierea .......................................... 6.4.1. Filtre de amplitudine ~i faz5 in cqscad5 ................ 6.4.2. Metoda qifereatelor finite ............................ 6.4.3. Metoda FSMAI ........................................

............................ 6.4.4. Utilizarea efectului Talbat ........................ 6.4.5. Operatii diferentlale vwtoriale

6.5. lntegrarea ............................................ ................ 6.5.1. Filtre de amplitudipe gi faz5 In cascadg

CAPITOLUL 7 .

Me€bda d e t e i e i fn origina planrthi Fourier .............. .................................... Metoda convolutiei

Integrarea I D prln convolutia functiei sub forma TBMA cu o masc5 binarH dreptunghiular5 ........................ Transformarea Hilbert ................................ Filtrul .. lam5 Ue totit" .............................. Filtrul cu salt de far5 x .............................. Filtrul cu detur de faah (FSMAI) ...................... Filtre Hflbert %D .................................... Filtre Hilbert 2 0 unghiular izotrope .................... Diferentierea aproximativ5 Yolosind fiIfre Hilbert ........ Analiza ~i sintexa speetral5 gederalizatit ................ Analiza spectrala eurs8otiune scallra .................... Gnaliaa spectrala caml&$ionatii ........................ Sinteza functiilor 2D din spsctkul generalizat .............. Multiplicarea matricelor ................................ Transformari g-eometrice .............................. Transformirile geometrice ln planul speetral .............. Transformbite gearnetrice In plannl de i a ~ i r e .............. Calculatoare hlbride eleetronooptice .................... Structura gederala a algoritmilor ca lcu la ton~or hibride electronaoptiae ........................................ Structuri existente $i posibile pentru calculatoarele hibride

........................................ electronooptiee Bibliografie ............................................

STOCAREA OPTIC,% A INFORMAT4EI ..................

Introducere ............................................ Memorii optice cu lwer ..............................

7.2. hkmorii Mografice digitale, Consideratiiconstructive generale . 7.2.1. UmitBrile mernwiikw holagrafice MS ..................

.................. Memorn holografice MFS ......... i Cerinte generale asupra componentelor $i dispozitivelor din merzforjile holograice , .................................. Idemorii hofogdicre d&ita12 . Sbteme*existente ...:........ Memorii tip ROOM .................................. Memorii t WREOM ................................. M c a i i I f l ~ g r a f i m ~ k ~ l d e ........ . 1 ......... ........ M.emorii analogice .................................. MernMii asociative .................................... Btbliografie ...............................................

CAPZTOLUL 8 . YATEBIALB FOTOSENSIBILE $K . DISPOZITIVE DE IN- 'EB€hDUCERE/EXTRAGERE A DATELOR IN SISTEMELE

.......... RE PQELUCEURE oB"~W& A W P B R M A ~ E I

Materiale utilizate In stocarea holografic5 +i prelucrarea optic& a inforrnatiei ........................................... Introducere ............................................ P l a d fotograficii de mare rezolutie .................... Materiale tip fotorezist ............................... Gelatin6 bicromatat5 ................................ Pelicule metalice evaporabile ..........................

........................................ Fotopolimeri Materiale magnetooptice ................................ Materiale electrooptice ................................ Materiale fotocrome .................................... fnregistr5ri holografice datorate transformarilor de fazit .... Materiale care permit lnregistrari holografice prin alinierea optic5 a centrilor de culoare .......................... Dispozitive termoplast-fotoconductor (TP-FC) .......... RUTICON ............................................

.. 2 : . 8.1.13 3 ~ D i ~ o a $ W y t ~ ~ f I e s t p ~ a r e o p t s ;el i n f m t i e i batate pe efect t ? ~ . ~ . ....*... .... *. ....... ......... Pockels (PROM) ..:, 4 ' i : ; .'. . . . . .

. . . 1.9 i * l i ? 8.1; l~i Disptwitavul ferodectsic-+fotoco~uctw(FE-FC) Materiale i;l.,. .*.. .. ‘. . .... .................. feroelecbica .I... ?. , iw! i; 2 .

i 6.i. . 8.1.15. Cristale lichide ............. &.i; d r . . , s ..................... ...... 4 : . 8.1.16. Alte materiale folarite.peatau.fnr.w&tr&ri holosf'afice

!$L. 8.1.17. . .CpncZuzi i . ........... .i ..L . :i<. .:... i I , ......... ; 4 .......... %(!? . 8.2. . . Dispoeitive eleotronoaptice'de . intrsduaere a Welor In sis- .... ............ ! . . . . ternele optice de preheramitbforrnafiei L f: E':!"' . . ............ ........... . . ............. 8.2.1. . MEO.SOL. .. . 1 . 1< . ; f.

i P I t . 8.2.2. I : . .Aag e-composer . , ........ : . i. i ................. ......... .......... ................... ..... C, : 8.3. Gctmutat~ri optjch.... ,ti. ;

t . ..! 8.3.1. Comutatori sleotoo(~ptiei~; ,r;. ......... ..,. .......:........... .:.... 8.3.2. Comutat~:acuart~)npltici ........... .., ........................ .af .. 8.3.3. . Corntatmi WkaQptPci ....................................

. . 8.4. Defledori qpticiri..i ... .L ... J , .... ..i... t;:: L .................. .................. .... .. 8.4.1. D e f l w oxi ele&mmerflt&i , .,. .; ui! 1.

. . . 8.4.2. .!~D@leiBtiRd~olatlslaopti a. , ... . i i i ~ i ~ . c , ; , r r ~ . . .................. .. . 8.4.3. iQ@MWiw +, fsrieoaez &larind treductori piezoelectrici

. . . . . 8.4.4. Defl- i M & s ~ o ~ ~ e t r i b t . v r n.i ;.! u ...................... .. i r 4 i i : l 8r4.k. l . : . M l m g h i rilaatrooptid.cs&-i.~:.i .... r i. ...................

.................... . . . . . . . . . .8. 4.. 6. :Defle@ri . cu despicare w&$vlrvil,., ;i . c t . . * t i . r! .B.&?-I. . 'DefkcLayi .m.m@$l& ..iWo1Wai..fi.+i..,.. ..................

. 1. . 8.4.8 ... Defle~tori cu. reflexie . totat& <*tern& ;; .................. 2:: . . . 8.4 . . . . . . . DispwWve de f.0 todetecfle ..J I . , , .. .. .......................

8.5.1. Fotomultiplicatori .................................. 8.5.2. %QXfaI 8#3~3b~pII~.I:1f17.:.~ 4-, ................... 8.5.3.- . . ..............................

...... ..............:.... 8.5.4. Fotadioda semiconductoare ;

. . . . .8.5.5. Mataioea de fotediode ....... 1' ':.'.I: ~........... I I........ . . 4.5.6. . Dispazitive eu &in& ~~@kt t i l . (CCD) .......... : ........

................... r . ; . I ... 8.22.7 . t'DbbfbbitiVa cu)ihbaere.&e &rc'it~& (BBD) 3 . . . .8.5. 8. . '.Di@bzitive ou i n j & & ~ . de ~arcini . +elf)) ........:....... . . . . . . Bibliografie .! z / . .'i'.. i.......... ;:.is:/ ......... : ...........

i . . i ..~(.i...,. i...I> r ; . . ! ' . I> . ' i ~$ ' j< f " ' :! . j z , ' . . GAPI T O L U L . . . . x ... , , l . ; p p ~ o ~ ~ ~ , . ~ k l ~ : b $ # LATOR TOR : ......... ( . . . . . . . . . . . . . . . . . Y'*4.9.4 (!. ! i . r . u . . . ! . .

H r : . . . . . . . . . . . . . Introducere . . . . LC?,.. ..I..'. '. c $ ~ . ~ ~ ~ . . c : ~ i ; . ................. . . . . . . 9.1. . Calculul.anali~Jb&gr~~~w g e ~ s b ? pe calculator (HGC) ...' IS . . . . . . 9.1.1. . . Teoreqa de . esapt@nare .A. . i . .I J . .u~,!. .................... t i . ;' 9.1.2. Evanti0nar.e p. ~biectulM, Jbr domsELiul . wordonatelor spatiale

.......... i t . . 9 .. 2. Realizw$a . h~1ogrqp.elor generats..pe :&alculator 9.2.1. Holograme binare .................................... 9.2.2. Kinoformul ........................................

-f L "i I.Nti'iufith&# Wgl@ ~ l p r ~ ~ ~ . ~ $ ~ ~ i ~ ~ C $ I ~ f ~ ~ m a t i ~ { . .......... . Y.i'!\!:i'i <i% 71 %;tBLhlimi.e it,*. i .L[.&I.I ..h. I. It.. . +": . i it:i:l3: .................

d- ... * c ! : . . . . . ................ t2 ~-~t.is~~tita~~&fi'd'h~f&&bh (surhsy)

..................................... ....... Coqtents I ,. i i . . . . . . . . . ;i'~ . t 1 3 !".i'i.!II!.) I +$ ;: fi .I . c . l b l . , . ( . . . I I . . + . . * ! ; $ I : . . . . . . . . . . . . . . . . . ~ . . . I .. r l s? i I; . . !it&?. . . . I . . *&7. ' l . . . . . . . . . . ..... . . . . . . . . ., t . ;:: . . . . 1 2 , l . i . j -: f . . . . . . . . +~>.rf<. i L: ' S I - ~ . T * I . ~ . ,.- < . . . . . . . . . . Y . i .. a .. '.. , . < i < $ , '! :

. . . :; .... . . . . . . . . I . . . I< .I>&# . . t i . . . , ... ? i

% ; _ . . . . . _ . . . I . . # . . . . . . . . . . ... . . . I . . . a s . 1.; . 7 . . . . . . . . . . I . ;. .

. .. . . . . . . . . . . . . . . . . .*.>'..!. . . . , 7.i . .'. t ........ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .., ; . +. : . f * I . . . . . .. 1 1 .., ;. 7.e. : 'T:*; m:.' . ., ..I... j , . . . . ; I . . . . i.,..&s :; ... ? b

.... 9 . . .i <. . .'....... ... # ; f ' .. .i, "' , ... 1 ~ ; I . t . 4

{IhZ ... . . . . . . . . . . . . . . . ..... i t . . . . . . . :.<. . . . . . . . . . . b

. . . .. . . . . . 3 . . rk:: . ~ I ' 9 ? : ,: . .<. [. . . . 4 w: . . . . . $ . . . . . . . Li...

. ,\. Odatd cu aparitia Laser;looS, \ ~ p , t ~ c ~ a evoluat fdarte mult @it intr-un numdr

mare de domenii traditionale, cit gi i n ,,df.ele care a raa o mfinitate mai mic6 fat; de o materie q a de bogetd in dni p $e,precizie i n fapte. Pe de altd parte, explozia informational6 care caracterizeazd V o e a noq~trli impune investigarea de noi g i noi domenti care ar putea d ~ , soluGi pentrq preJucrarea, stocarea g i transmisiunea i n mod rapid, qigur gi ieftin a %qor canti{,$i enorme de date. I n situatia de avint i n aceste discipline s-a produs o joncjtltne, un colzglomerat interdisciplinar . . .

de mare importanfii actualii g i viitoare, prelqcrarea opbic6 a ~nfbrma f zez.

Prelucrarea optic6 a informaliei este un subiect care n u lipsqte din rev+ tele ;i din programete simpoziounelor de opticd $i,optoelectronicd. Mate j&.zl acumulat i n apro+inr&iu 15 ani de evolfltie este extrem de uast. 0 p,arte Linire lucrdri u r d r e s c armonizarea conceptelor, leggor g i teoriilor din opticd, prelvcra- rea informafiei g i teoria comun,icafzilor intr-un sistem unitar, clapabil sd ,pigure baza teeretic6 neceqar6 interpretdrii, dezvoltlirii gi previziunii asupra fenomenelor din prelucrarea optic6 a informafiei. 0 altd categorie de lscr6ri se refer6 la investi- garea unor noi materiale optice g i electrooptice, precu? gi a unor not fenomene pentru creare'a; de dispozitjbe de introduce?, extragere ~i stocare a semnalelor in sistemele conorete de grelucrare op t id a znformatiei. f n sfir it, En funcfie de I necekitdtile practice, de potentiqlul estimat teoretic g i de parame rii dispozib(velor existente, se concep sistemeZe concre!e de prelucrare optic6 la i r $ ~ r m $ i e i . ~

fa q.ceastd lucrau~e, .am urmdrit,scigrezentdm cititorilor o sbatezd a tutauor acestor probleme. Mai mult, uom semnala cd o lucrare cu aceastd structlcrii, pus6 i n acest moment la dispozitia specialigtilor romdni, reprezint6 o premier6 pe plan nwndial. Dgte fiind vastitatea ;i importanfa domeniului, a m adoptat solutia elabordrii lucriirii de cdtre u n colectiu de specialGti cu diferite forma!ii de baz6 ( h i ingineri electronQti, u n fizician f g i doi , ingineri fizicieni) de la Institutul de fizicd atomic& gi Institutul politehnii: Bucurgti, care au initiat g i se preocupd de prelucrarea opticd a informatiei i n fara noastrd. Semnatarul acestor rinduri a cdutatins6 sd asigure lucrdrii o unitate de conceptie g i de stil. Be asemenea a m dezbdtut confinutul tuturor capitolelor pentru a ajunge la o coeziune a lucrdrii i n ansamblu g i pentru a evita lacune importante. Cartea imbinii caracterul monografic cu unele dintre contribufiile noastre teoretice g i experimentale. Sperdm cii reufrita unor rezultate proprii ale autorilor va stimulct mai mult interesul 8i eforturile specialGtilor din far6 care uor consulta aceastd lucrare. f n Lcelqi t imp sintem coytienti de faptul cd, intr-un domeniu atit de vast g i de dinamic, atacat pe plan mondial cu forfe umane g i materiale foarte puternice, lucrdrile noastre viitoare vor trebui sd aibd o amploare mult mai mare.

Lucrarea cuprinde o tratare sistemicd general6 a fenomenelor optice, care constituie baza teoreticd a tuturor sectiunilor. Urmeazd expunerea holografiei, a filtrdrii spatiale, a calculului analogic optic 8i hibrid electrowoptic, a stocdrii holografice, a interfeplor El0 g i OlE $i a hobgramelor generate pe cal- culatorul electronic. Cea m a i mare parte a bibliografiilor, atent selectate pentru fiecare capitol, se refer6 la publicafii din ultimii cinci ani, reliefind exact

actualitutea g i tendintele domeniulpi. fdql acesta credem cd aceasti carte va fi la fel de utild inginerilor g i fizicienilor care lucreazd in cercetare, productie sau conducere. De asemenea ea se adreseazd studentilor d in facultdtile care au in progrumul de studii disciplinele ardtate.

fn final, adresdm recuno~tinta g i multumirile noastre prof. dr. doc. I. Ursu, membru a1 Academiei R. S. Romania ~i dr. V. Drdgdnescu, geful sectiei laseri din I.F.A., pentr'u sprijinal qi interesul permanent acordat acestei lucrdri.

sfaturi lq fqlosim gi acum. Myltumim rof. dr. doc. A. Auramescu, membru a1 Achr~e@$$"y: 8. ' R o d n i d ; " ji ?of.'$+. dd;C.. gdw. Nicplau pentru interesul c@h&dn? pe. t&h bnir a<&& faJdk ~ u k r i l ( ; ~ a s t r f i . '

I

' - " Expifniirm shnt[&ntele ndiptrk: ae qleqd khdd 8 yi y$f&enie colegilor n o p i t)."$b'~ ' i 'H. t%imerneit!l;'carc bii id' +[hered'it$+ rezltltbte experi- m + k d i d t i f d ~&lhctar2d'tuc~tiri'i. A?el': i .+ehWhftvB p y t d m >entriSllr. N. lo- jikst~-*a?@s', 'l: $dld&&k, GI *kmef%. JIBlitnt)lu, *-ad, bferii adesea un schihb ' iCe get' deoseblt & . fejms.

&lj&ihim tLlinicie&r8 t. Sah& gSi B: Afdpalea ~ i i i kperea lor p&d, h $g.b@' o inqrii :ir@j hiemultate rxperimentdk .<

\ ~ u l & m , b n %ditnrli'4kademiei fibpublicii ,Soclqliste Qmdriia pmtru ~prijlnrll!amrdaf #&;fief oceskui volum,' l i t o t b b ~ d rirh sll mulprniml(i pe &cs~st& cde redacto).ulttz chrfii, E. Marineanu,"chrUta t $ ilatbrdrh' o' colabofare pr&b&1Z7 En&&d in l imp, muit' sprt ' is, tnft?lkgtrt $i' .o deoslbitii' ~ ' c e p e r e pro- febna@-' !# \\/, * , t 1st b I i t \ b . -. km.l$? fl, .!+\,Ye % . ' V I .!il.l?*% ;> k 2 . 2 a, b ~ ~ ~ . ~ ~ i , ~ , b

! ; 7 \ I , , 1 , b , .