Статьи журнала - Компьютерная оптика
Все статьи: 2382
Фазовые элементы для фокусировки лазерного излучения в плоские многоугольные области
Статья научная
Разрабатываются методы вычисления фазовой функции для оптических элементов, создающих в фокальной области распределение интенсивности в форме произвольного заданного многоугольника. Предлагается использовать для построения искомых функций аппарат теории конформных отображений. Задача решается в параксиальном приближении геометрической оптики.
Бесплатно
Фазовые эффекты в диагностике ионосферных плазменных волноводов
Статья научная
Рассматривается специфика фазовых эффектов в волноводных плазменных системах. Показываются возможности плазменной диагностики в таких системах, отличающихся от неограниченных плазменных объемов модовой структурой волнового поля. Отмечаются перспективы применения эффектов межмодовой дисперсии для определения интегральных характеристик плазменных неоднородностей.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается использование многопорядкового фазового бинарного дифракционного оптического элемента, согласованного с 32 (дублированными) LP-модами ступенчатого волокна с числом отсечки V=15, в качестве фильтра для анализа световых полей на выходе из такого волокна.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается использование многопорядкового фазового бинарного дифракционного оптического элемента, согласованного с 32 (дублированными) LP-модами ступенчатого волокна с числом отсечки V=15, в качестве фильтра для анализа световых полей на выходе из такого волокна.
Бесплатно
Фазовый фильтр для селекции угловых гармоник
Статья научная
В данной работе рассматриваются ДОЭ, предназначенные для селекции угловых гармоник, присутствующих в лазерном пучке. Угловая гармоника - это комплексная экспонента, аргумент которой линейно зависит от полярного угла, причем коэффициент пропорциональности - целое число - ее номер. Рассчитан фазовый 8-ми канальный ДОЭ для селекции угловых гармоник с номерами ±1, ±2, ±3, ±4 и проведено численное моделирование для пучков Бесселя и Гаусса-Лагерра.
Бесплатно
Фибоначчи, трибоначчи, гексаначчи и параллельная безошибочная машинная арифметика
Статья научная
В работе предлагается новый метод синтеза систем машинной арифметики для «безошибочных» параллельных вычислений. Отличием предлагаемого подхода от вычислений в традиционных системах остаточных классов в прямой сумме модулярных колец является параллелизация вычислений в конечных редукциях неквадратичных глобальных полей, элементы которых представлены в системах счисления порожденными последовательностями степеней корней характеристического полинома для последовательности n-Фибоначчи.
Бесплатно
Статья научная
Приводится численное исследование фокальных распределений полей, формируемых геометрооптическими элементами, фокусирующими наклонно падающую плоскую волну в кольцо с равномерным распределением интенсивности вдоль кольца. Определяется область применимости фазовой функции, реализующей указанные геометрооптические фокусаторы.
Бесплатно
Фокусаторы в отрезок, составляющий произвольный угол с оптической осью
Статья научная
Рассмотрена фокусировка в пространственную кривую. Предложены эффективные алгоритмы решения задачи фокусировки в отрезок, составляющий произвольный угол с оптической осью. Рассчитаны системы слоев и амплитудные маски фокусаторов для различных параметров фокального отрезка.
Бесплатно
Фокусаторы в фигуры, составленные из пространственных кривых
Статья научная
Рассмотрена фокусировка лазерного излучения в фигуры, составленные из пространственных кривых. В приближении геометрической оптики решена задача фокусировки в совокупности отрезков и дуг окружностей. Предложены эффективные алгоритмы расчета формы зон оптических элементов и высоты рельефа в каждой зоне. Приведены амплитудные маски элементов, фокусирующих излучение в угол и в совокупность 4, 6 и 8 дуг, составляющих фигуру в виде разъятого в середине креста.
Бесплатно
Фокусировка векторного поля с С-линиями поляризационной сингулярности
Статья научная
Рассмотрена острая фокусировка начального гибридного векторного светового поля n -го порядка, имеющего n С-линий (линий, на которых поляризация круговая). С помощью комплексного поля Стокса показано, что индекс поляризационной сингулярности такого поля равен n / 2. Показано, что индекс сингулярности начального поля не сохраняется в плоскости фокуса. Получены аналитические выражения для интенсивности и компонент вектора Стокса в плоскости фокуса. Теоретически и численно показано, что при четном порядке поля n = 2 p в фокусе картина интенсивности обладает симметрией и вместо С-линий формируются С-точки, вокруг которых вращаются оси эллипсов поляризации. При n = 4 в фокусе имеются С-точки c индексами сингулярности 1 / 2 и с топологией типа «лимон». Вокруг таких точек поверхность, которую образуют эллипсы поляризации в трехмерном пространстве, имеет топологию листа Мебиуса. При нечетном порядке начального поля n = 2 p + 1 в фокусе картина интенсивности не имеет симметрии и поле становится только векторным (нет эллиптической поляризации) с V-точками, вокруг которых вращаются векторы линейной поляризации.
Бесплатно
Фокусировка вихревого пучка с круговой поляризацией: спиновый, орбитальный и общий угловой момент
Статья научная
На основе формализма Ричардса-Вольфа получены два разных точных выражения для плотности углового момента света в фокусе оптического вихря с топологическим зарядом n и с правой круговой поляризацией. Одно выражение для плотности углового момента получается как векторное произведение радиус-вектора на вектор Пойнтинга и имеет ненулевое значение в фокусе для произвольного целого числа n . Другое выражение для плотности углового момента равно сумме орбитального углового момента и спинового углового момента и в фокусе рассматриваемого светового поля равно нулю при n = -1. Оба эти выражения не равны друг другу в каждой точке пространства, но их трёхмерные интегралы равны. Таким образом, получены точные выражения для плотностей углового момента (УМ), спинового углового момента (СУМ) и орбитального углового момента (ОУМ) в фокусе оптического вихря с правой круговой поляризацией, и показано, что тождество для плотностей УМ = СУМ + ОУМ неверно. Кроме того, показано, что выражения для векторов напряжённости электрического и магнитного полей вблизи острого фокуса, полученные на основе формализма Ричардса-Вольфа, являются точными решениями уравнений Максвелла. Таким образом, теория Ричардса-Вольфа точно описывает поведение света вблизи острого фокуса в свободном пространстве.
Бесплатно
Фокусировка излучения новосибирского лазера терагерцового диапазона (NovoFEL) в соосный отрезок
Статья научная
Приведены результаты исследования кремниевого бинарного дифракционного оптического элемента - фокусатора терагерцового лазерного излучения из Гауссова пучка в соосный отрезок. Характеристики дифракционного оптического элемента были исследованы в пучке новосибирского лазера на свободных электронах (ЛСЭ) на длине волны 141 мкм.
Бесплатно
Фокусировка лазерного излучения в прямолинейно-скругленные контура
Статья научная
Предлагается метод синтеза фокусаторов в систему произвольно расположенных отрезков и полуокружностей с постоянной интенсивностью, основанный на единообразном разбиении фокусатора на концентрические кольца и учитывающий симметрию освещенного пучка. Приведены результаты численного расчета поля от синтезированных фокусаторов в литеры. Энергетическая эффективность рассмотренных фокусаторов в литеры составляет не менее 85%.
Бесплатно
Фокусировка лазерного излучения на трехмерную поверхность вращения
Статья научная
Рассмотрена задача фокусировки лазерного пучка на трехмерную поверхность общего вида. Получены и в рамках вычислительного эксперимента проанализированы решения задачи фокусировки радиально-симметричного лазерного пучка на поверхность вращения. Энергетическая эффективность рассмотренных фокусаторов в конус и сигмент сферы составляет не менее 86%.
Бесплатно
Статья научная
В статье показано, что при дифракции плоской волны с ТМ-поляризацией на диэлектрическом цилиндре с резонансным радиусом размер фокусного пятна больше, чем при дифракции ТЕ-поляризованной волны, и резонансный радиус для мод шепчущей галереи (ШГ) с ТМ-поляризацией немного больше, чем резонансный радиус соответствующей моды ШГ с ТЕ-поляризацией. Также продемонстрировано, что моды ШГ высоких порядков возбуждаются в цилиндрах, радиусы которых примерно обеспечивают достижение экстремумов функциям Бесселя, но увеличение номера моды ШГ не обязательно приводит к уменьшению размеров фокусного пятна.
Бесплатно
Фокусировка линейно-поляризованного оптического вихря и эффект холла
Статья научная
Рассмотрена острая фокусировка оптического вихря с целым топологическим зарядом и с линейной поляризацией. Мы показали, что по отдельности сохраняются при распространении пучка усредненные по сечению пучка продольные компоненты вектора спинового углового момента (он равен нулю) и орбитального углового момента (он равен произведению мощности пучка на величину топологического заряда). Это сохранение приводит к тому, что в фокусе формируется спиновый эффект Холла, когда появляется четное число областей с разным знаком продольной проекции спинового углового момента. Аналогично орбитальный эффект Холла в фокусе состоит в том, что появляется четное число областей с разным направлением вращения поперечного потока энергии (по часовой и против часовой стрелки) разделеных в фокусе. В данном случае таких локальных областей вблизи оптической оси всего четыре для любого топологического заряда. Мы показали, что полный поток энергии, пересекающий фокальную плоскость, меньше полной мощности пучка, так как часть мощности распространяется вдоль фокальной плоскости. Также мы показали, что продольная компонента вектора углового момента не равна сумме спинового углового момента и орбитального углового момента. Более того, в выражении для плотности углового момента нет слагаемого спинового углового момента. Эти величины не зависят друг от друга. Распределение в фокусе продольной проекции углового момента характеризует орбитальный эффект Холла, а распределение продольной проекции спинового углового момента характеризует спиновый эффект Холла в фокусе.
Бесплатно
Фокусировка непрерывного и импульсного лазерного излучения с помощью микросферы
Статья научная
Рассмотрена фокусировка непрерывного и импульсного излучения с помощью полистироловой микросферы (микрошара) диаметром от 0,5 мкм до 5 мкм. Методом FDTD показано, что в обоих случаях при некоторых радиусах сферы возможно преодоление дифракционного предела. Моделирование с помощью программы FullWave показало, что при фокусировке микросферой с радиусом 2,5 мкм непрерывного лазерного излучения (плоская волна с длиной волны λ = 633 нм) наименьший диаметр фокуса, формируемого сферой, FWHM = (0,55 ± 0,08) λ, а при фокусировке импульса длиной 1,25 фс (λ = 633 нм) – FWHM = 0,54λ. Численные результаты, полученные с помощью программы FullWave, согласуются с результатами, полученными с помощью программы MEEP (FWHM = 0,60λ), и находятся в согласии с экспериментальными данными (FWHM = 0,60λ), полученными методом сканирующей ближнепольной оптической микроскопии.
Бесплатно
Фокусировка цилиндрических векторных пучков дробных порядков
Статья научная
С помощью моделирования острой фокусировки векторных пучков с азимутальной поляризацией дробного порядка 0
Бесплатно
Фокусировка цилиндрического векторного пучка второго порядка градиентной линзой Микаэляна
Статья научная
В данной работе моделировалась фокусировка цилиндрического векторного пучка второго порядка градиентной линзой Микаэляна. Показано, что линза формирует вблизи своей выходной поверхности область обратного потока энергии. В случае, если высоту линзы сделать больше расчётной и снабдить углублением на оси, удаётся локализовать область прямого потока энергии внутри материала линзы, а область с преимущественно обратным потоком энергии вынести в свободное пространство.
Бесплатно
