Studium opticky anizotropních vzorků pomocí holografické mikroskopie

Abstract

Tato diplomová práce se zabývá teoretickým a experimentálním popisem nového aplikačního směru geometricko-fázové holografické mikroskopie, který umožňuje měření orientace anizotropních struktur v materiálech s prostorově proměnným jednoosým dvojlomem. Úvodní část práce se věnuje rešerši metod optické mikroskopie vhodných pro zobrazování izotropních a anizotropních vzorků. Hlavní část práce se zaměřuje na popis polarizačních stavů pomocí Jonesova formalismu a na optické komponenty používané k jejich ovládání. Získané poznatky jsou následně využity při popisu zobrazovacího procesu, který zahrnuje změny polarizace světla při průchodu anizotropním vzorkem, mikroskopem a k němu připojeným geometricko-fázovým holografickým modulem. Zde je také vysvětlen proces rekonstrukce natočení anizotropních struktur a jsou provedeny numerické simulace zobrazení sloužící k ověření teoretických konceptů. Závěrečná část se věnuje experimentálním výsledkům včetně popisu mikroskopu vybaveného geometricko-fázovým holografickým modulem a jeho využití při analýze vzorků s optickou anizotropií. Získané výsledky měření jsou porovnány s výsledky tradiční polarizační mikroskopie.

This master's thesis presents a theoretical and experimental investigation of a novel application of geometric-phase holographic microscopy, enabling the measurement of the orientation of anisotropic structures in materials with spatially varying uniaxial birefringence. The introductory part provides a review of optical microscopy methods used for imaging both isotropic and anisotropic samples. The central part of the thesis focuses on the description of polarization states using Jones formalism and the optical components employed for their control. The acquired theoretical insights are then applied in the description of the imaging process, which analyzes the changes in the polarization state of light as it passes through an anisotropic sample, the microscope, and its geometric-phase holographic module. Here, the anisotropy orientation reconstruction process is also explained and numerical simulations are used to verify the theoretical concepts. The last part summarizes conducted experiments including a description of the microscope equipped with a geometric-phase holographic module and its application in the analysis of optically anisotropic samples. The obtained measurement results are compared with those from conventional polarization microscopy.