Статьи журнала - Компьютерная оптика
Все статьи: 2609
Статья научная
Предложен метод расчёта функции эйконала светового поля из условия формирования требуемого распределения интенсивности в заданной области фокальной плоскости. Для повышения эффективности решения задачи фокусировки разработана модификация метода согласованных прямоугольников, который обеспечивает расчет дифракционных оптических элементов для фокусировки в плоские области. Новизна состоит в методе восстановления эйкональной функции по известному лучевому соответствию между точками на дифракционных оптических элементах и точками в фокальной плоскости. Представлены результаты фокусировки в ромб Результаты моделирования показывают высокое качество фокусировки и подтверждают работоспособность предложенного метода.
Бесплатно
Решение расширенного уравнения распространения импульсов в оптических волокнах
Статья научная
Выведено расширенное уравнение распространения оптических импульсов в кварцевых волоконных световодах. Найдено его локализованное решение.
Бесплатно
Статья научная
Найдены в элементарных функциях решения расширенного уравнения распространения оптических импульсов в волоконных световодах для конкурирующих функций отклика нелинейной среды на внешнее гармоническое возмущение.
Бесплатно
Статья научная
Разработаны алгоритмы метода циклической прогонки с применением технологии CUDA для реализации на одном и двух графических вычислительных устройствах. Проведённые вычислительные эксперименты продемонстрировали эффективность выбранного подхода.
Бесплатно
Рождение оптических вихрей при распространении поля с начальным дробным топологическим зарядом
Статья научная
Топологический заряд параксиального оптического вихря при распространении в свободном пространстве в общем случае не сохраняется, в отличие от орбитального углового момента, который сохраняется. В работе на примере Гауссова пучка с дробным топологическим зарядом в начальной плоскости показано численно, как меняется топологический заряд при распространении. Имеется четыре сценария эволюции оптического вихря с начальным дробным топологическим зарядом, в зависимости от близости дробного топологического заряда к целому чётному или нечётному числу. Для простых оптических вихрей (моды Лагерра-Гаусса или Бесселя-Гаусса) топологический заряд сохраняется и при распространении, и при слабом фазовом искажении. Экспериментально показано, что целый топологический заряд оптического вихря сохраняется при рассеянии на фазовом случайном экране вплоть до величины случайного искажения разности хода на половину длины волны. Поэтому при слабой турбулентности имеет смысл измерять топологический заряд, так как он меняется дискретно, а орбитальный угловой момент пучка, который меняется непрерывно.
Бесплатно
Российская база изображений автодорожных знаков
Статья научная
Представлена новая открытая база изображений дорожных знаков. База предназначена для обучения и тестирования алгоритмов распознавания дорожных знаков. Описывается структура и правила работы с базой, проводится сравнение с другими базами дорожных знаков. На базе проведена экспериментальная оценка современных алгоритмов выделения и классификации дорожных знаков, которая показала, что существующие алгоритмы распознавания большого класса знаков не достигают требуемой для ряда практических приложений полноты и точности.
Бесплатно
Рыбась Влияние оптической активности гироанизотропных кристаллов на пучки Бесселя
Статья научная
На примере пучка Бесселя показано, что такой пучок с начальной круговой поляризацией, распространяясь через оптически активную среду без линейного двулучепреломления, порождает оптический вихрь в ортогонально поляризованной компоненте. Показано, что среда с истинной оптической активностью позволяет осуществлять взаимное преобразование пучков с радиальным и азимутальным распределениями поляризации. Показано также, что достаточно слабое возмущение оптической среды с истинной оптической активностью и линейным двулучепреломлением приводит к разрушению изотропной точки. В окрестности данной точки оптическая активность подавляется линейным двулучепреломлением, так что среда с комбинированным типом анизотропии реагирует как среда с истинно линейным двулучепреломлением. Структура полей собственных мод пучков Бесселя в двулучепреломляющем одноосном кристалле с оптической активностью аналогична структуре мод среды с истинной оптической активностью. Предполагается, что результаты настоящего исследования расширят понимание физических процессов в развивающейся области поляризации и фазовой профилометрии материалов.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрены самовоспроизводящиеся пучки с особыми свойствами. Расширено понятие самовоспроизведения для световых пучков. Рассмотрены различные приложения самовоспроизводящихся световых пучков с особами свойствами. Особенно подробно описывается использование самовоспроизводящихся пучков в задачах манипулирования микрообъектами.
Бесплатно
Самовосстановление поляризационной структуры в векторных пучках при секторных возмущениях
Статья научная
В работе проведено теоретическое и экспериментальное исследование влияния секторного возмущения на поляризационную структуру векторных TE- и TM-мод. Для количественного анализа предложена интегральная характеристика степени восстановления поляризации, основанная на нормированных параметрах Стокса. Численным моделированием показано, что при малых углах сектора поляризационная структура восстанавливается на расстояниях, превышающих длину Рэлея. При увеличении угла секторного возмущения происходит частичное восстановление поляризационной структуры. Несмотря на локально более устойчивое поведение TM-моды, интегральная степень восстановления не отличается от TE-моды. Результаты подтверждаются экспериментально и согласуются с теоретической моделью.
Бесплатно
Саморемонт изображений периодического транспаранта в плоскостях Тальбота
Статья научная
В работе экспериментально рассмотрен эффект самореставрации изображения периодического объекта в плоскостях Тальбота. Путем сравнительного исследования параметров изображения в параксиальной области и в боковых лепестках дифракции показано, что изображения в боковых лепестках более устойчивы к повреждениям исходного транспаранта. На основании этих исследований, проанализированы механизмы, влияющие на ухудшение качества изображения в параксиальной области и в боковых лепестках.
Бесплатно
Самофокусировка гипергеометрических лазерных пучков
Статья научная
В непараксиальном приближении получены явные аналитические выражения для трёх проекций вектора напряжённости электрического поля гипергеометрического лазерного пучка (ГГ-пучка). Для ГГ-пучков с топологическим зарядом n = 0, 1 получены явные формулы осевой интенсивности, из которых следует, что положение перетяжки зависит от параметров ( gamma, m) ГГ-пучка и смещено от начальной плоскости z = 0. Такое смещение максимальной осевой интенсивности названо самофокусировкой ГГ-пучка, и найдены формулы для расчёта величины этого смещения (фокусное расстояние). FDTD-методом проведено моделирование распространения ГГ-пучка при n = 0 и показано, что величина смещения перетяжки и осевое значение интенсивности в фокусе согласуются с предсказанными по приближенным формулам.
Бесплатно
Статья научная
В работе предлагаются алгоритмы консервативного сведения задач факторизации, дискретного логарифмирования и логарифмирования на эллиптической кривой к задаче "ВЫПОЛНИМОСТЬ", проводится анализ работы современных алгоритмов решения задачи "ВЫПОЛНИМОСТЬ" (SAT - решателей) на полученных КНФ. Исследуется стойкость рассматриваемых задач к восстановлению полного ключа по его известным фрагментам.
Бесплатно
Сверхбыстрый высокочувствительный гибкий детектор инфракрасного излучения
Статья научная
Проведен сравнительный анализ гибких фотодетекторов на основе листов TiS2 и функционализированных нитратом серебра листов TiS2. Листы TiS2 синтезированы методом химического транспорта, обработаны ультразвуком в течение 1 ч и осаждены между хромовыми встречно-штыревыми электродами на поверхности гибкой подложки из полиэтилентерефталата. Характеристики изготовленных фотодетекторов определены путём их равномерного освещения 1064 нм лазерным излучением с перестраиваемой мощностью. Явно прослеживается значительное влияние частиц нитрата серебра, рассеянных в объеме чувствительного материала фотодетектора, на его эффективность. Продемонстрировано превосходство фотодетектора на основе функционализированных листов TiS2. Данный фотодетектор демонстрирует значительный отклик для всех использованных мощностей излучения (11,6, 19,6, 51, 100 и 150 мВт/см2), показывает малое время отклика (0,23 ± 0,01 с) и восстановления (0,49 ± 0,02 с) вкупе с высокой чувствительностью ((260 ± 7)∙103 А/Вт), квантовой эффективностью ((303 ± 8)∙103 А/Вт∙нм) и обнаружительной способностью ((3,10 ± 0,09)∙1013 Джонс) при мощности падающего излучения 11,6 мВт/см2. Полученные результаты могут быть использованы для разработки и оптимизации современных оптоэлектронных устройств.
Бесплатно
Сверхширокоугольный микрообъектив для капсульного медицинского эндоскопа
Статья научная
Обобщены требования к оптическому тракту капсульной медицинской эндоскопической системы с фронтальным расположением объекта исследования. Показано, что компоновка оптической схемы микрообъектива на основе современных технологичных пластиков позволяет не только удовлетворить обобщённые требования, но и открывает возможность получения у простых по конструкции объективов существенно более высокого качества изображения, чем у известных аналогов. Это подтверждено представленными результатами расчета микрообъектива с относительным отверстием 1:2,4 и угловым полем зрения 170°, формирующего изображение диаметром 2,7 мм с разрешением не менее 188 мм -1 при контрасте 0,5.
Бесплатно
Светодиодные матричные экраны для отображения визуальной информации
Статья научная
Анализируются возможности и перспективы использования светодиодных матричных экранов в устройствах отображения визуальной информации оптических компьютеров. Приводятся основные параметры таких экранов, оцениваются возможности их оптимизации.
Бесплатно
Свойства внеосевых каустик автофокусирующихся чирп-пучков
Статья научная
В данной статье теоретически и численно исследуются автофокусирующие свойства чирп-пучков с произвольной степенной зависимостью от радиуса. Рассмотрены двух- и трёхпараметрические чирп-пучки, вариации параметров которых позволяют эффективно управлять автофокусирующими свойствами. Полученные результаты обладают потенциалом для различных приложений в оптике и фотонике.
Бесплатно
Связь фазовой проблемы в оптике, фокусировки излучения и задачи Монжа-Канторовича
Статья научная
Статья посвящена использованию вариационных принципов для решения фазовой проблемы в оптике. В работе рассмотрена связь четырёх фундаментальных задач: фазовой проблемы в оптике, обратной задачи фокусировки когерентного излучения, задачи оптимального перемещения масс Монжа - Канторовича и вариационных методов решения модифицированного уравнения Монжа - Ампера. Показано, что решение фазовой проблемы в оптике в рамках асимптотического подхода тесно связано с решением задачи оптимального перемещения масс с неквадратичной функцией стоимости.
Бесплатно
Статья научная
В данной работе рассматривается комплекс задач обнаружения различных дефектов дорожного полотна автомобильных дорог и современные методы их решения. Представленное сравнение общедоступных наборов данных позволяет сделать вывод о сложности и малой разработанности задачи сегментации дефектов дорожного покрытия по изображению общего вида автомобильных дорог. Для решения данной проблемы разработаны алгоритмы генерации синтетического набора данных для сегментации дефектов классов трещин и выбоин на основе методов компьютерной графики и генеративно-состязательных сетей. Проведено сравнение точности сегментации дефектов дорожного покрытия полносверточной нейронной сетью U-Net на реальном и комбинированных наборах данных.
Бесплатно
Сегментация изображений кластерным методом и алгоритмом случайных скачков: сравнительный анализ
Статья научная
Представлены результаты сравнительного исследования эффективности алгоритмов сегментации на основе модели системы со случайной скачкообразной структурой и алгоритма кластерного анализа путем имитационного моделирования изображений с коррелированными и независимыми элементами. Установлено, что при сегментации изображений алгоритмами на основе модели системы со случайной скачкообразной структурой внутренние области изображений одного класса обрабатываются со значительно меньшим количеством ошибок по сравнению с алгоритмом последовательной кластеризации. Приведен пример обработки реального изображения.
Бесплатно
