CONVOLUCION OPTICA UTILIZANDO FOTODETECTORES

I Paganini, G Palau, S Ledesma, Departamento De Fisica, J Giambiagi, Universidad De Buenos, Aires
unpublished
Si se quiere evaluar el perfil de una distribución de intensidades con un fotodetector de área finita, se obtendrá la convolución entre la función que se quiere medir con la función que describe la respuesta del detector. Para reobtener la función original se debe deconvolucionar el resultado suponiendo conocida la respuesta delfotodetector. Alternativamente, una aproximación a la función se obtiene diafragmando el área del detector con una pupila de ancho adecuado. Se presenta aquí una
more » ... ón del error que introducen pupilas de distintos anchos en la medición de un perfil típico gaussiano de intensidades. Por otra parte, aprovechando el potencial de los detectores para encontrar fácilmente la convolución óptica se muestran, a modo ilustrativo, las convoluciones de distintas funciones elementales como una función rectángulo y una función triángulo. Palabras Claves: óptica, procesado óptico, fotodetectores When evaluating an intensity profile by using a photodector of finite area, the convolution between the function to be measured and the function which describes the photodetector response is obtained. To obtain the original function a deconvoluion operation must be performed. Another approach to the problem is to use a diaphragm or pupil against the sensible area on the front of the photodector. We present here an estimation of the error introduced for different sizes of the pupil by considering the measuremet of a typical gaussian intensity profile.Otherwise, it is possible to take profit on the capability of the photodetectors to easily obtain the optical convolution. As example, we show the optical convolution for a rectangle and a triangle function. La convolución es una operación matemática que vincula dos funciones. Desde un punto de vista cualitativo la convolución está asociada al área de superposición de dos funciones, pesada por el valor de las funciones. La operación esta dada por la siguiente fórmula: ∫ +∞ ∞ − − ⋅ = dx h f g x X x X) () () ((1) Por ejemplo, la convolución de dos funciones rectangulares da como resultado una función triangulas cuyo ancho es la suma de los anchos de cada una de las funciones. Dado que los fotodetectores integran la intensidad emitida sobre su superficie activa el resultado de cualquier medición está asociado a la convolución entre la función de respuesta del detector y la distribución que se pretende medir. Para ilustrar los conceptos y sin pérdida de generalidad, consideraremos en este trabajo el caso unidimensional. Si la respuesta del detector es constante en el área, ésta se puede modelar como una función rectángulo. En la figura 1 se muestra a modo de ejemplo una función arbitraria medida, por un lado, con un detector puntual y por otro, con un detector de área finita. Tal como se muestra, una medición realizada con un detector no puntual deforma y suaviza la función a medir. • correspondencia a: ledesma@df.uba.ar Con el objetivo de evitar este efecto se debería deconvolucionar la respuesta final para obtener la distribución original o utilizar un diafragma que garantice un cierto margen de error. En este trabajo se presenta una estimación de los anchos de diafragma para funciones del tipo gaussianas, que podrían modelar una multiplicidad de fenómenos ópticos. Esto puede resultar muy interesante desde el punto de vista didáctico ya que muestra en forma sencilla y precisa como puede realizarse óptimamente una operación matemática rativamente complicada. Surge así de manera bastante natural que sería posible reemplazar en sistemas computacionales componentes electrónicos por componentes ópticos que son 56
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