В [1] было показано, что использование фундаментальных свойств мод лазерного излучения позволяет увеличить число каналов в оптоволоконных системах связи и системах связи в свободном пространстве, а также создавать высокочувствительные оптические датчики. Таким образом, разработка дифракционных оптических элементов (ДОЭ), позволяющих формировать и селектировать моды лазерного излучения (моданов), является важной задачей совершенствования элементной базы для построения высокоэффективных оптоэлектронных систем. В [2,3] нами были представлены результаты теоретического и натурного исследования модана, преобразующего освещающий Гауссов ТЕМ00 пучок в одномодовый пучок Гаусса-Эрмита (1,0). В данной работе авторы представляют новые результаты, полученные с использованием различных элементов в единой оптической схеме: целью исследования является преобразование входного TEM00 пучка лазера в несколько пучков, описываемых одномодовыми распределениями Гаусса-Эрмита (n,m). После раздельной модуляции полученных одномодовых пучков и объединения их в один пучок обычным оптическим целителем пучка, исследовалось распространение этого объединенного многомодового пучка в пространстве. Далее, полученный многомодовый пучок исследовался с помощью "анализирующего" модана [1]. При проведенных исследованиях элемент, описанный в [2,3], использовался для преобразования освещающего пучка ТЕМ00 в моду Гаусса-Эрмита (1,0) и Гаусса-Эрмита (0,1). Анализирующий модан был рассчитан методом скрещенных решеток с последующим кодированием его функции пропускания в чисто фазовую методом синтетических коэффициентов [1]. Анализирующий модан был изготовлен по той же технологии, что и элемент [2,3]. Теоретические и экспериментальные результаты находятся в хорошем взаимном согласовании.

Бесплатно

Экспериментальное исследование самовосстановления терагерцовых бесселевых пучков с орбитальным угловым моментом

Павельев Владимир Сергеевич, Тукмаков Константин Николаевич, Решетников Антон Сергеевич, Герасимов Василий Валерьевич, Осинцева Наталья Дмитриевна, Князев Борис Александрович

Статья научная

Приведены результаты экспериментального исследования самовосстановления терагерцовых Бесселевых пучков с орбитальным угловым моментом со значениями топологического заряда l = 3 и l = 4 в свободном пространстве после прохождения неоднородной среды.

Бесплатно

Экспериментальное исследование светотехнических устройств с ДОЭ

Волков А.В., Казанский Н.Л., Успленьев Г.В.

Статья

Бесплатно

Экспериментальное исследование фокусировки неоднородно поляризованных пучков, сформированных при помощи секторных пластинок

Алфров Сергей Владимирович, Карпеев Сергей Владимирович, Хонина Светлана Николаевна, Моисеев Олег Юрьевич

Статья научная

Экспериментально исследована фокусировка неоднородно поляризованных лазерных пучков, сформированных секторными пластинками. Проведён анализ шумовых искажений пучков, сформированных различными типами пластинок. Фокусировка производилась микрообъективом с высокой числовой апертурой и дифракционным аксиконом с умеренной числовой апертурой. Экспериментально показано, что при фокусировке таких пучков шумы в силу своей высокочастотной природы мало влияют на распределение интенсивности в центре области фокусировки, которое согласуется с приведёнными результатами численного моделирования.

Бесплатно

Экспериментальное исследование четырехуровневого ДОЭ, фокусирующего гауссов пучок в круг

Павельев В.С., Сойфер В.А., Глазер Т., Шротер З., Пульманн Р., Бартельт Х.

Статья научная

Рассмотрено изготовление и исследование четырехуровневого дифракционного оптического элемента (ДОЭ), фокусирующего гауссов пучок в круг. В качестве технологии изготовления использовалась прямая лазерная запись на фоторезисте. Значение замеренной энергетической эффективности элемента находится в хорошем согласовании с теоретической оценкой и составляет около 80 %.

Бесплатно

Экспериментальное определение влажности почвы по гиперспектральным изображениям

Подлипнов Владимир Владимирович, Щедрин Вячеслав Николаевич, Бабичев Александр Николаевич, Васильев Сергей Михайлович, Бланк Вероника Александровна

Статья научная

Анализируется возможность определения влажности на основе использования спектральных распределений в диапазоне длин волн до 1 мкм. Рассматривается использование изображающих гиперспектрометров для точного земледелия. Описывается полевой эксперимент по определению индекса влажности почвы, покрытой растительностью. Описывается процедура точной калибровки гиперспектрометра на основе использования перестраиваемого лазера. Показана возможность практического определения влажности на основе использования спектров в диапазоне длин волн до 1 мкм.

Бесплатно

Экспериментальное формирование и селекция мод Гаусса-Эрмита с помощью ДОЭ

Хонина С.Н.

Статья научная

В работе обсуждаются экспериментальные результаты формирования и анализа световых пучков, согласованных с модами Гаусса-Эрмита, на основе применения фазовых дифракционных оптических элементов (ДОЭ). Бинарные и 16-градационные ДОЭ изготовлены методом электронной литографии на основе фазовых масок, рассчитанных методом частичного кодирования.

Бесплатно

Экспертная компьютерная система диагностики глазных заболеваний по изображениям глазного дна

Ильясова Н.Ю., Устинов А.В., Баранов В.Г.

Статья

Бесплатно

Электрооптическая корректировка преобразования пучков Бесселя вдоль оси кристалла ниобата бария - стронция

Хонина Светлана Николаевна, Паранин Вячеслав Дмитриевич

Статья научная

Теоретически исследовано электрически управляемое преобразование пучков Бесселя, распространяющихся вдоль оптической оси электрооптического кристалла ниобата бария - стронция. Компьютерное моделирование показало возможность динамического изменения распределения интенсивности пучка на выходе из анизотропного кристалла за счет изменения показателей преломления в результате приложенного напряжения. На основе теоретического анализа и численного моделирования определено управляющее напряжение, необходимое для корректировки преобразования пучка Бесселя нулевого порядка, сформированного дифракционным аксиконом, в вихревой пучок Бесселя второго порядка.

Бесплатно

Электростатический механизм образования радиоактивных облаков

Ратис Ю.Л., Селезнева И.А.

Статья научная

Данная работа посвящена расчету коэффициентов нелинейного самосжатия и нелинейной диффузии, входящих в уравнения, описывающие кинетику цепной субатомной реакции индуцированного β-распада, протекающей в парах химических соединений радиофосфора.

Бесплатно

Элементы компьютерной оптики в диагностике дисперсных систем

Петров Н.И., Сисакян И.Н., Сысоев В.С.

Статья научная

Исследована задача рассеяния света частицами аэрозольных сред. Рассеянное поле представлено в виде разложения по двум типам функций Бесселя, соответствующим двум различным операциям над световыми полями. Показано, что коэффициенты разложения по этим функциям непосредственно связаны с параметрами, характеризующими аэрозольную среду. Показана возможность практического определения характеристик аэрозольной среды с помощью элементов компьютерной оптики, а также восстановления диаграммы рассеянного излучения по результатам измерений параметров частиц.

Бесплатно

Элементы компьютерной оптики для коррекции аберраций изображающих систем

Голуб М.А., Сисакян И.Н., Сойфер В.А.

Статья научная

Рассмотрен расчет плоских элементов компьютерной оптики, коррегирующих аберрации линз или объективов. В приближении геометрической оптики получено уравнение для фазовой функции корректора. С учетом дифракционных явлений произведены оценки числа Штреля, разрешения и среднеквадратичной аберрации синтезированного корректора, имеющего конечное число отсчетов и уровней квантования фазы. Приведены численные оценки эффективности коррекции аберраций тонкой линзы при применении элементов компьютерной оптики.

Бесплатно

Эллиптический световой пучок Гаусса-Лагерра

Котляр В.В., Алмазов А.А., Хонина С.Н.

Статья научная

Получено и проанализировано аналитическое выражение, описывающее дифракцию параксиального эллиптического пучка Гаусса-Лагерра. Показано, что для любой степени эллиптичности и на любом конечном расстоянии z от начальной плоскости интенсивность на оптической оси у пучка с четным порядком сингулярности будет отлична от нуля, хотя при z=0 и z=∞ интенсивность на оптической оси у пучка равна нулю. Для пучка с малой степенью эллиптичности и с четным порядком сингулярности показано, что в сечении пучка в зоне Френеля два изолированных нуля интенсивности возникают на прямой, лежащей под углом 45° или -45°, в зависимости от правой или левой «спиральности» пучка. Численные и натурные эксперименты подтвердили теоретические выводы.

Бесплатно

Эффект нелинейного термического отражения и его применение для управления пространственными и временными характеристиками излучения

Шепелев А.В.

Статья научная

Рассматривается эффект нелинейного термического отражения (НТО), заключающийся в изменении оптических параметров поверхности раздела, который используется для управления пространственным профилем излучения и временной формой импульса. Экспериментально и теоретически изучены особенности НТО для различных сред. Показывается возможность обеспечения заданного профиля пространственного распределения.

Бесплатно

Эффективное возбуждение пакетов мод идеального градиентного волновода с заданными фазовыми скоростями

Бахарев Максим Александрович, Котляр Виктор Викторович, Павельев Владимир Сергеевич, Сойфер Виктор Александрович, Хонина Светлана Николаевна

Статья научная

В данной работе разработан подход к повышению эффективности возбуждения мод градиентного волновода с помощью дифракционных оптических элементов (ДОЭ) в задачах уплотнения каналов волоконно-оптической связи, рассмотренных в [1]. Предложена модификация итерационного алгоритма [2], позволяющая существенно повысить эффективность формирования заданного модового состава и вместе с тем избежать уширения импульса, возникающего из-за межмодовой дисперсии [3], в каждом канале связи. Вводится понятие инвариантного модового пакета - амплитудно-фазового распределения специального вида, обладающего рядом свойств мод лазерного излучения. Приведены результаты вычислительных экспериментов по расчету и моделированию дифракционных оптических элементов, формирующих инвариантные модовые пакеты в заданных порядках дифракции, а также по прохождению сформированных пучков через Фурье-каскад.

Бесплатно

Эффективное кодирование двумерных однородных областей при иерархической компрессии изображений

Гашников М.В., Мазанова Е.В.

Статья научная

В работе предлагается метод повышения эффективности иерархической компрессии изображений за счет исключения из процесса кодирования двумерных областей близкой или плавно меняющейся яркости. Предлагается эффективный алгоритм поиска таких областей и рассматривается модификация общей схемы иерархической компрессии, необходимая для включения такого алгоритма. Производится вычислительный эксперимент для оценки выигрыша от использования разработанного алгоритма по сравнению с базовым методом.

Бесплатно

Эффективность алгоритмов машинного обучения и свёрточной нейронной сети для обнаружения патологических изменений на магнитно-резонансных томограммах головного мозга

Агафонова Юлия Дмитриевна, Гайдель Андрей Викторович, Зельтер Павел Михайлович, Капишников Александр Викторович

Статья научная

В работе сравниваются подходы для автоматического обнаружения различимых невооружённым глазом областей патологических изменений на изображениях МРТ головного мозга. В статье проанализированы многоэтапные подходы для диагностики видимых патологических изменений головного мозга на магнитно-резонансных томограммах, основанные на глубоком обучении и на пороговой обработке. Была сформирована свёрточная нейронная сеть, построен классификатор, основанный на применении ансамбля решающих деревьев, был создан алгоритм для многоэтапной обработки изображений. В результате экспериментальных исследований было установлено, что наиболее эффективным методом распознавания изображений магнитно-резонансной томографии является подход, основанный на ансамбле решающих деревьев. С его помощью 95 % изображений из контрольной выборки были классифицированы правильно. При этом с помощью свёрточной нейронной сети удалось классифицировать правильно все изображения, содержащие область патологических изменений. Полученные данные могут найти применение на практике для диагностики заболеваний головного мозга, для автоматизации процесса обработки большого количества исследований магнитно-резонансной томографии.

Бесплатно

Эффективность применения изделий оптоэлектроники в вычислительных и телекоммуникационных сетях

Зубаченко В.Л.

Статья научная

На основе анализа структуры сети, уровня автоматизации процессов связи и объема выполняемых функций определены основные направления оптимизации параметров и характеристик аппаратуры вычислительных и телекоммуникационных сетей. Рассмотрены основные критерии для оценки эффективности применения изделий оптоэлектроники в сети. Предложены показатели технико-экономической эффективности оптоэлектронных систем, его математическая модель и аналитические выражения для параллельных и последовательных оптоэлектронных атмосферных каналов.

Бесплатно

Эффективные алгоритмы вычисления локального дискретного вейвлет-преобразования

Мясников В.В.

Статья научная

Основной задачей настоящей работы является разработка нового класса вычислительно эффективных алгоритмов локального вейвлет-преобразования. Предполагается замена иерархической (пирамидально-рекурсивной) вычислительной конструкции, присущей известным алгоритму «с дырами» (

Бесплатно

Эффективные алгоритмы локального дискретного вейвлет-преобразования с базисом Хаара

Копенков В.Н.

Статья научная

В работе предлагаются два новых быстрых алгоритма вычисления локального дискретного вейвлет-преобразования одномерного сигнала на примере вейвлет-базиса Хаара, приводятся выражения для их вычислительной сложности, производится их сравнение друг с другом и с известным алгоритмом быстрого вейвлет-преобразования. Приведены рекомендации по использованию каждого из предложенных алгоритмов. В частности, указаны области «предпочтения» этих алгоритмов, то есть параметры задачи вычисления вейвлет-преобразования, для которых эти алгоритмы вычислительно эффективны. На основе анализа сложности алгоритмов, а также с учетом дополнительных возможностей, которые дает рекурсивный алгоритм, делается вывод о его преимуществе по сравнению с альтернативным и с известным алгоритмом быстрого вейвлет-преобразования. Представлено обобщение рассмотренных алгоритмов на 2-х мерный случай.

Бесплатно

Журнал