Статьи журнала - Компьютерная оптика
Все статьи: 2553
Асимптотические методы для решения задач дифракции на ДОЭ
Статья научная
Представлен новый асимптотический метод решения задачи дифракции на дифракционных оптических элементах с зонной структурой. Метод включает строгое решение задачи дифракции на периодической структуре с периодом сравнимым с длиной волны и геометрооптический подход. Получено решение задачи дифракции на эталонной квазипериодической структуре, сочетающей в себе функции дифракционной решетки и дифракционной линзы. На основе решения эталонной задачи получено простая аппроксимация для поля непосредственно за дифракционным элементом.
Бесплатно
Асимптотические методы расчета поля, формируемого ДОЭ в рамках электромагнитной теории
Статья научная
На протяжении последних лет большое внимание уделяется расчету волнового поля, формируемого дифракционным оптическим элементом (ДОЭ). Подобного рода обратные задачи возникают при расчете дифракционных оптических элементов формирующих заданное распределение интенсивности. Эти оптические элементы получили название фокусаторов лазерного излучения. Фокусаторы используются для решения технологических проблем, связанных с лазерной обработкой материалов. Однако, в подавляющем большинстве работ задачи восстановления полей решаются в рамках скалярной теории. В данной работе задача решается в рамках электромагнитной теории.
Бесплатно
Асимптотические решения скалярного волнового уравнения
Статья научная
Рассмотрены асимптотические методы решения уравнения Гельмгольца. Представлен новый метод решения задачи дифракции на одномерных дифракционных оптических элементах с зонной структурой. Метод использует специальные представления для поля и диэлектрической проницаемости в зоне микрорельефа, позволяющие свести задачу дифракции на зонах микрорельефа к задаче дифракции на системе дифракционных решеток. Метод обобщает приближение Кирхгофа и применим для асимптотического решения уравнений Максвелла.
Бесплатно
Асимптотические решения уравнения Гельмгольца для псевдопериодических структур
Статья научная
Данная работа посвящена решению скалярного волнового уравнения для случая, когда размер области составляет несколько сотен длин волн. Разработан асимптотический метод решения задачи дифракции произвольной скалярной волны на трехмерном слое, обладающем псевдопериодической зонной структурой.
Бесплатно
Асимптотический метод расчета поля от оптических элементов, обладающих зонной структурой
Статья научная
Представлен новый асимптотический метод решения задачи дифракции света на дифракционных оптических элементах (ДОЭ) с зонной структурой. Метод включает строгое решение задачи дифракции на периодической структуре с периодом, сравнимым с длиной волны, и асимптотический подход к расчету поля за ДОЭ. Получено решение задачи дифракции света на эталонной квазипериодической структуре, сочетающей в себе функции дифракционной решетки и дифракционной линзы. На основе решения эталонной задачи получена простая аппроксимация для поля непосредственно за ДОЭ.
Бесплатно
Асимптотический метод решения задач дифракции на непериодических структурах
Статья научная
Предложен асимптотический метод расчета комплексной амплитуды поля в случае дифракции на непериодических структурах, обладающих зонной структурой. Новизна состоит в разложении решения интегрального уравнения по базису, который получается при решении задачи прохождения ДОЭ в рамках геометрической оптики и переходит в базис плоских волн, используемый при расчете дифракционных решеток. Представлены результаты фокусировки в точку с помощью градиентного дифракционного оптического элемента, имеющего зонную структуру. Результаты моделирования подтверждают работоспособность предложенного метода.
Бесплатно
Статья научная
Предложен асимптотический метод расчета светового поля, формируемого дифракционным оптическим элементом (ДОЭ) для фокусировки в линию с использованием криволинейных координат. Исследована структура светового поля, формируемого ДОЭ для фокусировки в отрезок, проведено сравнение результатов асимптотического и численного методов расчета.
Бесплатно
Статья научная
В работе рассмотрено асимптотическое поведение орбитального углового момента для светового поля как суперпозиции пучков Эрмита-Гаусса. Получены аналитические выражения, описывающие асимптотическое поведение орбитального углового момента такого поля. Найдены экстремальные значения орбитального углового момента для суперпозиции из двух, трёх и четырёх мод Эрмита-Гаусса при сохранении структурной устойчивости самого светового поля.
Бесплатно
Астигматическое преобразование краевой дислокации дробного порядка
Статья научная
Теоретически показано, что астигматическое преобразование краевой дислокации (прямой линии нулевой интенсивности) порядка n +a (действительное положительное число, n - целое число, 0
Бесплатно
Астигматическое преобразование набора краевых дислокаций, внедренных в гауссов пучок
Статья научная
Теоретически показано, как Гауссов пучок c конечным числом параллельных линий нулей интенсивности (краевых дислокаций) с помощью цилиндрической линзы преобразуется в вихревой пучок, имеющий орбитальный угловой момент и топологический заряд. Причем в начальной плоскости у такого пучка уже есть орбитальный угловой момент, но нет топологического заряда, который появляется только при распространении в свободном пространстве. На примере двух параллельных линий нулей интенсивности, симметрично расположенных относительно центра, показана динамика формирования двух нулей интенсивности на двойном фокусном расстоянии: при увеличении расстояния между вертикальными линиями нулей интенсивности два оптических вихря формируются сначала на горизонтальной оси, потом сходятся в центр, а затем расходятся, но уже по вертикальной оси. Топологический заряд такого оптического вихря при любом расстоянии между линиями нулей равен - 2. Причем на любом расстоянии по оптической оси, кроме начальной плоскости. При изменении расстояния между линиями нулей интенсивности меняется орбитальный угловой момент пучка. Он может быть отрицательным, положительным и при определенном расстоянии между линиями нулей интенсивности орбитальный угловой момент может быть равен нулю. Показано также, что в случае неограниченного числа линий нулевой интенсивности формируется пучок с конечным орбитальным угловым моментом и с бесконечным топологическим зарядом.
Бесплатно
Статья научная
Предлагается метод атмосферной коррекции гиперспектральных изображений. Метод состоит из двух этапов. На первом этапе по зарегистрированному изображению определяются параметры атмосферных искажений в рамках известной модели переноса излучения. В отличие от других известных методов мы используем стандартное уравнение переноса излучения в полной (нелинейной) форме, а также линейную модель спектральной смеси как основу для описания неискажённого гиперспектрального изображения. Используя эти две математические модели одновременно, мы оцениваем параметры атмосферных искажений только по самому гиперспектральному изображению и верифицированным данным малого объёма. Последнее подразумевает набор спектральных сигнатур - неискажённых спектральных профилей определённых материалов, которые могут появляться в различных их линейных комбинациях на регистрируемом гиперспектральном изображении. Никакой прецедентной информации (множества отсчётов, содержащих известные спектральные профили) или «чистых» гиперспектральных отсчётов (содержащих только одну спектральную сигнатуру) в предлагаемом нами методе не требуется. Таким образом, метод может быть использован для идентификации модели атмосферных искажений и их последующего устранения. Представлены результаты экспериментальных исследований, демонстрирующие качественные характеристики предлагаемого метода.
Бесплатно
Статья научная
В работе представлен метод атмосферной коррекции гиперспектральных изображений полученных с помощью космической съёмки. Метод основан на приближённом решении уравнения переноса модели MODTRAN с использованием совместного анализа гиперспектрального изображения полученного с помощью космической съёмки и идеального гиперспектрального изображения, свободного от атмосферных искажений.
Бесплатно
Аутентификация пользователя по динамике подписи на основе нечёткого классификатора
Статья научная
Анализ динамики подписи является одним из наиболее быстрых, интуитивно понятных и экономичных инструментов аутентификации пользователей. Динамическое распознавание подписи основано на анализе нескольких характеристик почерка индивидуума, таких как параметры движения, давление, азимут и угол наклона пера в определенные моменты времени, а также скорости и ускорения вышеперечисленных величин. В нашей работе в качестве признаков были использованы постоянная составляющая и первые семь гармоник разложения данных сигналов в ряд Фурье. Создание систем подтверждения подлинности подписи включает следующие этапы: предобработка, отбор информативных признаков, классификация. Для отбора признаков использованы бинарные метаэвристические и детерминированные алгоритмы. Классификация выполнялась с помощью нечеткого классификатора. Параметры нечетких классификаторов настраивались непрерывными метаэвристическими алгоритмами. Работоспособность системы аутентификации проверена на авторской базе данных. База данных содержит 280 оригинальных вариантов подписи одного автора и 1281 вариант фальсификаций (поддельных подписей) семи авторов. Для оценки статистической значимости различий в точности и ошибках нечетких классификаторов, сформированных метаэвристическими алгоритмами, использованы критерий Манна-Уитни (Уилкоксона) и тест Крускала-Уоллиса.
Бесплатно
Ахроматизированные дифракционно-рефракционные объективы EUV-диапазона
Статья научная
Приведена дисперсионная модель оптического материала, позволяющая использовать хорошо зарекомендовавшие себя программные продукты расчёта оптических систем в EUV-диапазоне. Рассчитаны и исследованы фотолитографические дифракционно-рефракционные объективы, ахроматизация которых достигается с помощью дифракционно-рефракционного корректора, включающего рефракционную линзу Френеля. Показано, что такие объективы по совокупности основных характеристик являются конкурентоспособными по отношению к зеркальным объективам, которые ещё совсем недавно в EUV-диапазоне считались безальтернативными.
Бесплатно
Ахроматизированные дифракционные и дифракционно-рефракционные системы рентгеновского диапазона
Статья научная
Проанализированы возможности и определены условия ахроматизации дифракционных и дифракционно-рефракционных систем рентгеновского диапазона. Произведена оценка качества фокусировки при достижении строгой и частичной ахроматизации. Результаты оценки сопоставлены с возможностями одиночной дифракционной линзы.
Бесплатно
Статья научная
Обсуждается возможность создания ахроматических фокусаторов, у которых различные зоны фокусируют изображение в непересекающиеся участки области фокусировки. Оцениваются возникающие при этом дифракционные ограничения.
Бесплатно
Бездифракционные асимметричные элегантные пучки Бесселя c дробным орбитальным угловым моментом
Статья научная
Рассмотрено новое семейство бездифракционных асимметричных элегантных пучков Бесселя (ЭБ-пучки) с дробным орбитальным угловым моментом (ОУМ). ЭБ-пучки являются модами свободного пространства и описываются функцией Бесселя первого рода n -го порядка с комплексным аргументом. Функции, описывающие комплексные амплитуды ЭБ-пучков, ортогональны по вещественному параметру (масштабирующему множителю) и не ортогональны по целому параметру (топологическому заряду). Распределение интенсивности ЭБ-пучков имеет счётное число изолированных нулей, расположенных на горизонтальной оси и порождающих оптические вихри с единичным топологическим зарядом и противоположными знаками с разных сторон от начала координат. Изолированный ноль интенсивности на оптической оси порождает оптический вихрь с топологическим зарядом n. ОУМ ЭБ-пучков на один фотон равен ħ( n +0,69777), где ħ - постоянная Планка.
Бесплатно
Бездифракционные пучки Ломмеля
Статья научная
Рассмотрено непараксиальное семейство бездифракционных лазерных пучков, комплексная амплитуда которых пропорциональна функции Ломмеля двух переменных n-го порядка. Поэтому они названы пучками Ломмеля (Л-пучки). Получены явные аналитические выражения для углового спектра плоских волн и орбитального углового момента для Л-пучков. Поперечная интенсивность Л-пучков обладает зеркальной симметрией по отношению к осям декартовых координат. Так как Л-пучки сохраняют поперечную интенсивность при распространении, то они являются модами свободного пространства (Л-моды). Чётные (n = 2p) и нечётные (n = 2p + 1) Л-моды взаимно ортогональны. При определённом параметре Л-моды переходят в обычные моды Бесселя.
Бесплатно
Бесконтактная регистрация функции дыхания на основе анализа ИК-ТГц-изображений лица человека
Статья научная
В работе предложен новый подход к бесконтактной регистрации функции дыхания на основе анализа инфракрасно-терагерцовых изображений лица человека, последовательность которых позволяет визуализировать процессы, происходящие во время дыхания. Для получения количественных оценок функции дыхания предложено два способа. Первый - с использованием зонда, реализующего функцию пространственного дифференцирования, обеспечивает высокую чувствительность, но требует повышенной точности совмещения зонда с носовым отверстием и масштабирования в соответствии с ракурсом съемки. Второй - гистограммный способ получения количественных оценок функции внешнего дыхания - инвариантен к масштабу, не требует точного позиционирования, но при этом обладает меньшей чувствительностью. Предложенные способы позволили дистанционно оценить частоту дыхания, которая коррелирует с данными, полученными контактным методом регистрации функции дыхания.
Бесплатно
