Статьи журнала - Компьютерная оптика
Все статьи: 2346
Фотонно-кристаллическая линза для сопряжения двух планарных волноводов
Статья научная
Спроектировано, изготовлено и исследовано новое устройство нанофотоники, содержащее двумерную фотонно-кристаллическую линзу размером 3х4 мкм, изготовленную в пленке кремния на плавленом кварце и расположенную на выходе планарного волновода шириной 4,5 мкм, которая служит для сопряжения с другим планарным волноводом шириной 1 мкм. Длина обоих волноводов 5 мм. При смещении с оптической оси узкого волновода на 1 мкм интенсивность света на его выходе уменьшается в 8 раз, это означает, что размер фокусного пятна на выходе линзы в кремнии меньше 1 мкм. Моделирование показало, что максимальное пропускание это устройство имеет на длине волны 1,55 мкм, и эффективность связи двух волноводов - 73%. Измеренный спектр пропускания имеет четыре локальных максимума в диапазоне 1,50-1,60 мкм. Расчетный спектр пропускания отличается от экспериментального на 29%. Диаметр фокусного пятна линзы в воздухе, рассчитанный по полуспаду интенсивности, равен 0,32λ, где λ - длина волны, что меньше дифракционного предела, который задается sinc-функцией и равен 0,44 λ.
Бесплатно
Фотонные струи, сформированные квадратными микроступеньками
Статья научная
Экспериментально показано, что микроступеньки с квадратным сечением на кварцевой подложке со стороной квадрата 0,4 мкм; 0,5 мкм; 0,6 мкм и 0,8 мкм и высотой 500 нм при освещении со стороны подложки линейно поляризованным лазерным светом с длиной волны λ = 633 нм формируют вблизи своей поверхности области повышенной интенсивности (фотонные струи), превышающие интенсивность падающего света почти в 6 раз и имеющие в сечении диаметры по полуспаду интенсивности 0,44λ; 0,43λ; 0,39λ и 0,47λ, которые меньше дифракционного предела 0,51λ. Причём когда сторона квадрата ступеньки меньше длины волны, фокус находится внутри ступеньки, а когда сторона квадрата больше длины волны, фокус - снаружи ступеньки, и это похоже на оптическую свечу. Формировать фотонную струю с помощью фиксированной ступеньки на подложке удобнее, чем с помощью микросферы, которую нужно как-то удерживать. Кроме того, все на сегодня экспериментально зарегистрированные фокусные пятна для диэлектрических микросфер больше дифракционного предела.
Бесплатно
Фраксикон - дифракционный оптический элемент с конической фокальной областью
Статья научная
Теоретически исследуются параметры фокального пятна и глубина поля, формируемого ДОЭ, фазовая функция которого представляет собой тандем линза+аксикон (линзокон). В этом случае глубина поля по сравнению с линейным аксиконом уменьшается, а размер фокального пятна становится переменным и может уменьшиться значительно сильнее, чем позволяют каждый из оптических элементов из тандема по отдельности. Введено понятие нового фазового ДОЭ - фраксикона - имеющего дробную степень зависимости от радиальной координаты. В зависимости от значения дробной степени фраксикон позволяет формировать как масштабно уменьшающиеся бесселевые пучки - аналог линзокона, так и масштабно увеличивающиеся с соответствующим удлинением глубины поля, что близко по свойствам к логарифмическому аксикону, но без сингулярности в центральной части оптического элемента.
Бесплатно
Фраксикон как гибридный элемент между параболической линзой и линейным аксиконом
Статья научная
В предыдущих исследованиях на основе геометро-оптического анализа было показано, что фраксикон (обобщающий параболическую линзу и линейный аксикон оптический элемент) формально позволяет получать бесконечно большое значение интенсивности на оптической оси. В рамках параксиальной волновой модели такого эффекта каустики обнаружено не было. В данной работе рассмотрено действие фраксикона в непараксиальной волновой модели и показывается, что при высоких числовых апертурах фраксикон с показателем степени, близким к 3/2, фактически является аналогом гиперболической линзы, оптимально фокусирующей падающее излучение.
Бесплатно
Статья научная
Вводится аналог косинусного преобразования на предфрактальной области. Из фрактального дискретного преобразования выводится фрактальное дискретное косинусное преобразование на двумерных областях, ассоциированных с фундаментальными областями систем счисления в мнимых квадратичных кольцах. Показывается, что это преобразование ортогонально.
Бесплатно
Статья научная
На основе исследования квантово-механической аналогии процесса рассогласования параметров двух согласуемых градиентов световодов определяются коэффициенты возбуждения мод низших порядков в приемном световоде, возбуждаемом фундаментальной модой передающего световода. Показывается, что уровень возбуждения мод имеет явно выраженную немонотонную зависимость от смещения согласующего оптического элемента - чувствительного элемента волоконно-оптического датчика, что позволяет формировать датчик позиционирования (размещения чувствительного элемента в заданной точке пространства). Изменение детектируемой моды заменой соответствующего модового фильтра и регулирование веса принимаемых мод при их суммировании на фотоприемнике позволяет peaлизовывать датчик позиционирования на заданное регулируемое расстояние, что является насущным для ряда задач автоматизации технологических процессов.
Бесплатно
Фурье-инвариантный пучок Лагерра-Гаусса с автофокусировкой
Статья научная
В работе рассмотрен новый пучок Лагерра-Гаусса, который отличается от обычных модовых пучков Лагерра-Гаусса, сохраняющих с точностью до масштаба структуру распределения интенсивности. Этот пучок не сохраняет свою структуру при распространении в свободном пространстве, но обладает интересными свойствами. Этот пучок Фурье-инвариантный и имеет в начальной плоскости (в плоскости перетяжки) и в дальней зоне дифракции увеличенную область темного. То есть диаметр центрального темного круга в сечении пучка может быть больше, чем у обычных пучков Лагерра-Гаусса. При сохранении топологического заряда пучка, меняя индексы многочлена Лагерра, можно увеличивать или уменьшать эффективный диаметр центрального темного пятна интенсивности. Кроме того, данный пучок обладает свойством автофокусировки, то есть на расстоянии Рэлея от перетяжки распределение интенсивности имеет вид светового кольца (при любом значении радиального индекса) с минимальным диаметром и максимальной интенсивностью на кольце. Данный пучок можно применять для манипулирования микрочастицами без использования дополнительной сферической линзы для его фокусировки.
Бесплатно
Цветовая коррекция бликов на цифровых изображениях
Статья научная
В работе предложена общая модель бликов на цифровых изображениях и рассмотрены частные случаи бликов: точечные, протяжённые, матовые. Построены алгоритмы локализации и цветовой коррекции бликов. Приведены примеры, иллюстрирующие работоспособность предложенных алгоритмов на реальных изображениях.
Бесплатно
Цветовая коррекция на основе идентификации моделей по тестовым фрагментам изображений
Статья научная
В работе рассмотрена технология коррекции цифровых изображений, обладающих неудовлетворительной цветовой гаммой, на основе идентификации модели коррекции цвета по небольшому количеству специально формируемых тестовых фрагментов.
Бесплатно
Статья научная
Рассматриваются алгоритмы анализа полихроматической интерференционной картины изображения тонких слоистых объектов в оптической микроскопии для измерения оптических толщин слоев. Обсуждается метод измерения оптических толщин слоев, основанный на сравнении цветов исследуемого интерференционного изображения и численно моделируемого. Рассматривается математическая модель, используемая для расчёта и моделирования интерференционной картины, и алгоритмы обработки исследуемого интерференционного изображения. Приведён алгоритм сравнения цветов в рамках цветовой модели RGB, и показаны недостатки этой модели. Показана возможность использования цветовой модели Lab, и описаны алгоритмы сравнения цветов интерференционных изображений в этой цветовой модели. Приведены результаты применения разработанных алгоритмов для измерения оптических толщин эритроцитов в сухом мазке крови. Проведена оценка погрешности и стабильности разработанного алгоритма.
Бесплатно
Цветокоррекция в трехцветных устройствах цветовоспроизведения
Статья научная
В данной статье рассматриваются вопросы цветовых искажений, возникающих в современных телевизионных системах. Графически показаны искажения цветности между оригиналом и его изображением в случае стандартных схем цветовой коррекции в камерном канале телевизионной системы. В связи с тем, что в настоящее время используются различные телевизионные экраны с большими отличиями цветовых охватов, величина искажений цветностей между оригиналом и его изображением на конкретном телевизионном экране будет сильно различаться при воспроизведении. Для уменьшения цветовых искажений в статье предлагается метод цветовой коррекции, основанный на сравнении координат цвета в колориметрической системе телевизионной камеры с их значениями в колориметрической системе МКО.
Бесплатно
Цифровая голографическая интерферометрия микросмещений объектов с рассеивающей поверхностью
Статья научная
Рассматриваются теоретические основы и схемные решения цифровой голографической интерферометрии, процедуры частотной пространственной фильтрации цифровой голограммы и восстановления комплексной амплитуды поля изображений рассеивающего объекта. Обсуждаются принципы многоэкспозиционного голографического интерференционного контроля полей микросмещений и микродеформаций объектов с диффузно рассеивающей поверхностью. Приведены результаты экспериментального определения микродеформаций изгиба под действием сосредоточенной и распределённой сил. Получены оценки пространственного и временного разрешений, достигаемых методом цифровой голографической интерферометрии в задачах определения статических и динамически изменяющихся полей микроперемещений рассеивающих поверхностей отражающих объектов.
Бесплатно
Статья научная
Разработан и реализован экспериментально метод измерения спектров амплитуд и начальных фаз и топологического заряда пучков Лагерра-Гаусса в базисе мод Эрмита-Гаусса. Теоретически обоснован и воплощён на эксперименте метод измерения топологического заряда невозмущённых пучков Лагерра-Гаусса с различными значениями радиальных и азимутальных чисел посредством астигматического преобразования на цилиндрической линзе. Показано, что измеренные спектры мод Эрмита-Гаусса позволяют определить орбитальный угловой момент и топологический заряд, а также осуществить цифровую сортировку мод Эрмита-Гаусса с последующим восстановлением реального сингулярного пучка.
Бесплатно
Цифровое моделирование двумерных линейных систем
Статья научная
Рассмотрена задача цифровой имитации непрерывных линейных систем с постоянными параметрами, преобразующих двумерные сигналы. Указываются способы сокращения вычислительной сложности модели за счет рационального выбора параметров используемого дискретного преобразования Фурье, секционирования свертки, применения преобразования Фурье в форме Хартли. Описан алгоритм моделирования для случая известной частотной характеристики системы и пространственно-ограниченного сигнала.
Бесплатно
Статья научная
Экспериментально и теоретически исследовался процесс согласования мод в хаотической спекл картине без опорного пучка, ответственного за формирование голографической решетки. Наш подход основывается на измерении амплитуд и фаз мод Эрмита-Гаусса и Лагерра-Гаусса в спекл картине, образованной излучением многомодового градиентного волокна. Cпекл картина формировалась на голограмме пространственного модулятора света, используя модель многомодового градиентного волокна с учетом модовой и поляризационной дисперсии, а также случайных скачков фазы каждой собственной моды. Нам удалось согласовать 210 мод спекл картины и восстановить не только исходный узор, то также каждую структурированную моду Лагерра-Гаусса и всю цепочку собственных мод Эрмита-Гаусса.
Бесплатно
Цифровые методы обработки изображений в задачах идентификации средневековых водяных знаков
Статья научная
В данной работе представлена реляционная мультимедийная база данных (изображения и текстовые данные), разработанная для водяных знаков средневековых манускриптов. Представлена также специализированная интегрированная система, предназначенная для цифровой обработки изображений водяных знаков и управления этой базой данных. В настоящее время база данных содержит более 2000 водяных знаков. Основная часть этих водяных знаков взята из рукописей и инкунабул, хранящихся в монастыре Клостерноебург (Klosterneuburg, Austria).
Бесплатно
Статья научная
В данной работе рассматривается метод управления спектром спонтанного параметрического рассеяния в кристаллах с квадратичной нелинейностью с помощью внешнего однородного электрического поля за счёт эффекта Поккельса и обсуждаются возможности стабилизации несущей частоты узкополосного однофотонного источника на основе противонаправленного параметрического рассеяния.
Бесплатно
Четырёхволновое взаимодействие на резонансной и тепловой нелинейностях
Статья научная
В рамках скалярной теории исследовано взаимодействие четырёх монохроматических волн в схеме со встречными волнами накачки с учётом двух типов нелинейности: резонансной и тепловой. Получены зависимости модуля амплитуды объектной волны от толщины нелинейного слоя при условии неизменности температуры на гранях нелинейного слоя. В приближении плоских волн накачки исследована угловая зависимость амплитуды объектной волны.
Бесплатно
