Статьи журнала - Компьютерная оптика
Все статьи: 2346
Статья научная
Разрабатывается метод формирования признакового пространства применительно к задаче классификации кровеносных сосудов глазного дна. Предлагаемый метод основан на оценивании кривизны центральных линий сосудов предварительно обработанных с использованием сглаживающих фильтров с различной полосой пропускания (с различной степенью сглаживания), что при вычислении дифференциальных характеристик приводит к использованию вейвлет-преобразования. Проводится исследование эффективности предложенных признаков и сравнение с существующими методами формирования признаковых пространств.
Бесплатно
Формирование признакового пространства по критерию сопряженности векторов измерений
Статья
Бесплатно
Формирование продольно-удлинённой области обратного потока энергии с помощью кольцевых апертур
Статья научная
С помощью формул Ричардса-Вольфа описывается фокусировка цилиндрического векторного пучка второго порядка широкоапертурной линзой, ограниченной кольцевой апертурой,. Показано, что можно увеличить область отрицательных значений проекции вектора Пойнтинга на оптическую ось, увеличив глубину фокуса с помощью кольцевой апертуры. Продемонстрировано, что при фокусировке света объективом с числовой апертурой 0,95 использование кольцевой апертуры, ограничивающей угол входного зрачка до 0,9 от максимального значения, позволяет увеличить глубину области отрицательных значений проекции вектора Пойнтинга на оптическую ось в 4 раза при практически неизменной ширине области (изменяется с 0,357 до 0,352 от длины волны фокусируемого света). При этом в 2,5 раза возрастает отношение абсолютных значений минимального значения осевой проекции вектора Пойнтинга в фокусе к максимальному.
Бесплатно
Статья научная
В работе обсуждается формирование оптических структур в результате модуляции параметра накачки, а именно возникновение неустойчивости Фарадея в широкоапертурных лазерах. Был рассмотрен лазер динамического класса B в области устойчивости однородного стационарного решения, соответствующего режиму приосевой генерации. Получены условия возникновения пространственно-временных структур, в том числе полосковой и гексагональной формы.
Бесплатно
Формирование пучков Бесселя вихревыми аксиконами
Статья научная
Рассматривается формирование пучков Бесселя вихревыми аксиконами с разными топологическими зарядами структуры. Приводятся результаты вычислительных и натурных экспериментов.
Бесплатно
Формирование пучков в аподизаторе с квадратной зубчатой диафрагмой
Статья научная
Теоретически исследована трансформация профиля однородного монохроматического пучка с плоским фазовым фронтом после прохождения квадратного аподизатора, состоящего из зубчатой диафрагмы и пространственного фильтра, и при распространении за ним. Показаны основные отличия от случая круглой геометрии аподизатора. Рассмотрены роли формы углов квадратной зубчатой диафрагмы, фазы при дифракции Френеля, формы зубцов диафрагмы и отношения ширины зубцов к их высоте.
Бесплатно
Статья научная
Предложена оптическая система для генерации азимутально- и радиально-поляризованных лазерных пучков Бесселя нулевого порядка. Формирование пучка Бесселя нулевого порядка осуществляется амплитудным дифракционным аксиконом, а преобразование поляризации основано на интерференции в многослойной структуре. Экспериментально получен радиально-поляризованный пучок Бесселя нулевого порядка с использованием бинарного амплитудного аксикона.
Бесплатно
Формирование светового шаблона крупногабаритных объектов методами дифракционной оптики
Статья научная
На основе дифракционных оптических элементов (ДОЭ) разработан метод формирования световых 3D шаблонов крупногабаритных изделий типа антенн (от единиц до десятков метров) для их настройки и контроля. Суть метода заключается в создании в пространстве световых маркеров в виде сфокусированных лазерных пучков, фокусы и точки пересечения которых лежат на поверхности параболоида, описывающего форму антенны. Такой подход обеспечивает высокую точность задания маркеров (погрешность 0,02 – 0,2 мм на расстоянии 20 – 30 м). Дан расчёт основных параметров ДОЭ для антенны диаметром 25 м. Представлены экспериментальные результаты формирования световых шаблонов с использованием двух наборов ДОЭ, формирующих 19 и 288 световых точек. Показано, что при определённом выборе параметров оптической системы формирования световых шаблонов можно визуально обнаружить отклонение поверхности объекта на величину ±1 мм. Предложенный метод может существенно облегчить выполнение трудоёмких операций сборки, настройки и контроля формы крупногабаритных антенн в цеховых условиях.
Бесплатно
Формирование спиральной интенсивности бинарным вихревым аксиконом
Статья научная
Показана возможность формирования фотонной микроспирали в ближней зоне дифракции лазерного пучка на бинарном вихревом фазовом аксиконе. Численное моделирование выполнено в пакете Comsol, в котором уравнение Гельмгольца решается методом конечных элементов. Верификация численных расчётов произведена путём экспериментальных измерений, проведённых с помощью ближнепольного микроскопа NT-MDT Integra Spectra.
Бесплатно
Статья научная
Разработан метод формирования лазерным воздействием структур материалов деталей газотурбинных двигателей и энергетических установок с повышением эксплуатационных свойств. Для осуществления энергетического воздействия при проведении экспериментальных исследований использовался газовый CO2-лазер ROFIN DC 010. Лазерное излучение было преобразовано с применением оптической системы, содержащей дифракционный оптический элемент - фокусатор излучения в световое пятно в виде отрезка с максимальной плотностью мощности излучения в его центре. Выполнены испытания на совместную деформацию покрытия и основы, а также определение прирабатываемости покрытия АНБ+НА-67 при врезании контртела. Определено, что применение лазерной обработки подслоя предоставляет возможность увеличить угол изгиба в отсутствие образования трещин и отслоения покрытий. Это свидетельствует о более высокой прочности данного вида покрытий.
Бесплатно
Статья научная
Успешная реализация технологических процессов лазерной обработки возможна только при условии формирования определенного пространственного профиля интенсивности излучения в заданной области на поверхности детали, что достигается при использовании соответствующих оптических систем. Наиболее эффективные режимы обработки определяются только при решении обратной задачи теплопроводности, предоставляющей возможность по заданным известным математической модели и температурному полю, а также входящим в основное уравнение теплопроводности коэффициентам определить удельный тепловой поток через поверхность обрабатываемой детали. Разработана методика расчета пространственного распределения мощности лазерного излучения для формирования требуемого энергетического воздействия на технологические объекты, применение которой позволяет создать более равномерное температурное поле по длине движущегося полосового источника. Показано, что применение дифракционных оптических элементов - фокусаторов излучения предоставляет возможность увеличить ширину зоны обработки без перегрева ее центральных участков.
Бесплатно
Формирование фотонных наноструй двумерными микропризмами
Статья научная
С помощью метода конечных элементов, реализованного в программном пакете COMSOL Multiphysics, численно исследовалась фокусировка лазерного излучения диэлектрическими призмами с треугольным профилем. Было показано, что двумерные треугольные призмы позволяют фокусировать свет в свободном пространстве в пятна с размерами меньше скалярного дифракционного предела. Например, призма из кварцевого стекла с шириной основания 60 мкм и высотой 28,5 мкм, освещаемая светом с длиной волны 4 мкм, формирует фотонную нанострую с максимальной интенсивностью, в 6 раз превышающей интенсивность падающего излучения, и шириной по полуспаду интенсивности, равной 0,38 от длины волны фокусируемого излучения. Размеры фокусного пятна можно уменьшать, если высота призмы подобрана таким образом, чтобы максимум интенсивности располагался внутри призмы. В частности, призма из титаната бария с высотой 21 мкм и шириной основания 60 мкм формирует непосредственно за своей вершиной фокусное пятно с шириной, по полуспаду интенсивности равной 0,25 от длины волны фокусируемого излучения. Было показано, что использование призмы приводит к меньшей зависимости ширины фокусного пятна от длины волны по сравнению с микроцилиндром. Например, у микроцилиндра из кварцевого стекла с диаметром 60 мкм смена длины волны с 3 мкм до 5 мкм приводит к изменению ширины пятна на 0,09 от длины волны фокусируемого излучения, а у призмы в среднем на 0,05 от длины волны фокусируемого излучения.
Бесплатно
Формирование цилиндрических векторных пучков высоких порядков при помощи секторных сэндвич-структур
Статья научная
Рассмотрены сложные поляризационно-фазовые преобразования, которые реализуются с использованием простых в изготовлении оптических элементов. Технология изготовления таких элементов базируется на аксиально-симметричной дискретизации требуемых поляризационных и фазовых распределений. Такое представление приводит к оптическим элементам в виде секторных сэндвич-структур, состоящих из сложенных вместе поляризационной и фазовой пластин. В работе численно и экспериментально исследованы основные типы таких секторных сэндвич-структур для формирования цилиндрических поляризаций 2-го порядка.
Бесплатно
Формирование энергетических потоков при проведении лазерной и комбинированной обработки материалов
Статья научная
При проведении лазерной и комбинированной обработки деталей актуальной является задача создания динамических систем формирования энергетических потоков с управляемым пространственным распределением плотности мощности. Проведены исследования перераспределения мощности лазерного излучения, формируемого динамическими фокусаторами. Для проведения лазерной термической и комбинированной обработки материалов с использованием непрерывного излучения СО2-лазеров создано оптическое устройство на основе двух отражающих динамических фокусаторов. Разработан единый вычислительный алгоритм определения параметров воздействующих потоков энергии для создания температурного поля в изделии, обеспечивающего заданное изменение состояния технологического объекта при проведении лазерной и комбинированной обработки. Расчет распределения мощности лазерного излучения проводится для однородного изменения состояния материала на заданной глубине по ширине зоны термического влияния. Получены экспериментальные данные, свидетельствующие о целесообразности применения технологических оптических систем на основе фокусаторов излучения при плазменно-лазерном нанесении покрытий и термоупрочнении для повышения износостойкости деталей, работающих в условиях трения.
Бесплатно
Формирование эталонных волновых фронтов с использованием дифракционных оптических элементов
Статья
Бесплатно
Формирование эталонных волновых фронтов элементами компьютерной оптики
Статья научная
Описан расчет функции фазового пропускания элемента компьютерной оптики, формирующего эталонный волновой фронт требуемой формы. Проанализированы спектральные свойства плоских компенсаторов, получены характеристики точности получаемого эталонного волнового фронта. Выполнена теоретическая оценка влияния квантования и дискретизации фазы на точность создаваемого волнового фронта. Сообщено об изготовлении и исследовании макетных образцов осесимметричных и неосесимметричных компенсаторов.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрена задача расчёта преломляющей поверхности, формирующей требуемое распределение освещённости в дальней зоне при плоском освещающем пучке. Показано, что данная задача может быть сформулирована как задача о перемещении масс. Получен вид функции стоимости в данной задаче. Продемонстрировано, что при определённом выборе координат функция стоимости становится квадратичной. Полученная задача о перемещении масс также описывает задачу расчёта зеркала, которая может быть рассмотрена как частный случай задачи расчёта преломляющей поверхности.
Бесплатно
Формфактор голограмм сложных изображений
Статья научная
В настоящей работе продолжается изучение влияния формфактора голограмм на их оптимальные характеристики, такие как оптимальная экспозиция при условии известного распределения видности и максимально достижимые значения средней по голограмме дифракционной эффективности. Главное внимание в работе уделено проверке применимости понятия формфактора к вычислениям оптимальных параметров фазовой голограммы. Полученные результаты позволяют утверждать, что для голограмм реальных изображений, сформированных сложными по форме пучками, применима технология вычисления и практического использования формфактора. На примере более чем 30 реальных изображений проанализирован подход к определению формфактора для изображающих голограмм. Обнаружено достаточно хорошее совпадение формфактора голограмм реальных портретных изображений с формфактором голограмм Гауссовых пучков. Показано, что реальные изображения имеют статистику распределения яркости, близкую к Гауссовой, но и для других статистик предложенный метод расчёта и использования формфактора применим.
Бесплатно
Статья
Бесплатно
Фотонно-кристаллическая линза Микаэляна
Статья научная
Получены модовые решения в виде гиперболического секанса для двумерной градиентной среды с показателем преломления так же в виде гиперболического секанса. Найден фотонно-кристаллический аналог цилиндрической градиентной линзы Микаэляна и проведено сравнительное численное моделирование дифракции плоской волны на обеих микро-линзах с помощью двумерного FDTD-метода.
Бесплатно
