Статьи журнала - Компьютерная оптика
Все статьи: 2382
Влияние намагниченности слоёв магнитооптической структуры на отражение электромагнитных волн
Статья научная
Рассматривается взаимодействие света с многослойной магнитооптической структурой, каждый слой которой имеет индивидуальное направление вектора намагниченности. Используется матричный метод расчёта коэффициентов прохождения и отражения света с учётом неоднородности параметров среды. Проведена оценка влияния неоднородности намагниченности на спектральные характеристики коэффициентов отражения и прохождения.
Бесплатно
Статья научная
Проведён анализ пространственной селективности вырожденного четырёхволнового преобразователя излучения в прозрачной двухкомпонентной среде с учётом электрострикции и эффекта Дюфура в зависимости от поворота и расходимости волн накачки. Получены выражения, связывающие ширину полосы наиболее эффективно преобразуемых пространственных частот с углом поворота и расходимостью волн накачки.
Бесплатно
Влияние погрешностей изготовления секторной металинзы на результаты фокусировки
Статья научная
В статье показано, что 16-секторная металинза, преобразующая линейно-поляризованный свет в азимутально-поляризованный вихрь, при освещении её светом с линейной поляризацией формирует субволновое фокусное пятно с размерами по полуспаду интенсивности вдоль обеих осей, равными 0,75 от длины волны фокусируемого света. Было показано, что результаты фокусировки металинзой чувствительны к отклонению фактического рельефа от расчётного. В частности, изменение высоты рельефа приводит к отсутствию обратного потока энергии в фокусном пятне при освещении металинзы светом с круговой поляризацией.
Бесплатно
Влияние поперечной деформации фотонно-кристаллического волокна на его спектральные характеристики
Статья научная
При помощи численного моделирования рассмотрено распространение света в цельностеклянном фотонно-кристаллическом волокне. Проведено сравнение спектральных характеристик волокна с идеализированной гексагональной структурой и волокна с деформациями поперечного профиля. В расчётах использовались методы, основанные на пространственном преобразовании Фурье. Показана возможность совместного возбуждения мод полного внутреннего отражения и основной моды фотонной запрещённой зоны. Деформация структуры фотонно-кристаллического волокна приводит к сдвигу и сужению фотонной запрещённой зоны. Возбуждение мод полного внутреннего отражения приводит к росту поглощения на границах спектральной полосы пропускания волокна.
Бесплатно
Статья научная
В работе теоретически исследована динамика широкоапертурного полупроводникового поверхностно излучающего лазера с вертикальным резонатором (VCSEL) с учетом фактора Генри. Выполнен линейный анализ устойчивости пространственно-однородного режима генерации, и показано, что в таких лазерах развивается модуляционная неустойчивость. Определен минимальный размер апертуры, при которой начинает развиваться неустойчивость оптического поля. Результаты подтверждены численным решением системы дифференциальных уравнений. Показано, что подавление модуляционной неустойчивости может достигаться при инжекции в резонатор внешнего оптического излучения малой амплитуды.
Бесплатно
Статья научная
Рассчитываются и экспериментально исследуются допустимое уширение спектра и сдвиг длины волны излучения п/п лазера, которые не влияют существенно на качество изображения точки дифракционного микрообъектива. Сообщается, что при выполнении критерия Марешаля расчетноезначение сдвига длины волны равно ±32 Ǻ, а допустимая ширина спектра источника 30Ǻ. Показывается, что при работе с одномодовым п/п лазером функция отклика дифракционного микрообъектива мало отличается от функции рассеяния точки при работе с He-Ne лазером.
Бесплатно
Статья научная
Методом функции размытия точки проанализировано качество обращения волнового фронта при вырожденном четырёхволновом взаимодействии на тепловой нелинейности в схеме с попутными волнами накачки с учётом их пространственной структуры. Показано, что в плоскости волн накачки ширина модуля функции размытия точки резко уменьшается с увеличением угла между плоскими волнами накачки. При фиксированном направлении распространения волн накачки учёт их расходимости приводит к дополнительному сужению модуля функции размытия точки.
Бесплатно
Статья научная
В статье приведены результаты численного расчёта огибающей и частотного профиля импульса при распространении в диспергирующей среде на примере распространения фемтосекундного импульса в плазме. Дано объяснение возникновению модуляции в нечётных порядках приближения теории дисперсии и исчезновению - в чётных порядках. Показано, что достаточным для проведения большинства расчётов переноса ультракоротких импульсов может считаться четвёртое приближение теории дисперсии.
Бесплатно
Статья научная
Все природные и искусственно изготовленные твердые микрочастицы имеют шероховатую поверхность. При рассеянии на таких частицах оптического излучения текстура поверхности, помимо геометрической формы рассеивателя, становится важным морфологическим фактором, определяющим его оптические свойства. Мы представляем результаты численного FDTD-моделирования фокусировки оптической волны диэлектрической микросферой со случайно сгенерированными шероховатостями поверхности. Рассмотрены варианты азимутально симметричных и несимметричных искажений поверхности частицы. Показано, что ключевые параметры ближнепольной фокальной области (интенсивность, продольный и поперечные размеры, фокусное расстояние) для так называемой фотонной наноструи оказываются чувствительными к изменению текстуры поверхности сферы. При этом наибольшим изменениям подвержены два параметра - пиковая интенсивность фотонной наноструи и ее протяженность. Исследовано влияние оптического контраста (относительного показателя преломления) рассеивающей излучение микросферы на характеристики фотонной наноструи, а также показана возможность снижения влияния шероховатостей поверхности на качество фокусировки ближнего оптического поля при обводнении микросфер.
Бесплатно
Статья научная
В работе представлено методическое обеспечение работ с использованием разработанных автором новых методов спекл-голографии, внедренных в практику промышленных испытаний натурных авиаконструкций. Представлены новые методы регистрации спекл-голограмм сфокусированного изображения и во встречных пучках, а также способы расшифровки спекл-голограмм для измерения отдельных плоских и нормальных пространственных компонент деформаций и перемещений в промышленных испытаниях материалов и элементов натурных авиаконструкций при исследовании широкого спектра задач прочности и долговечности.
Бесплатно
Возбуждение и обнаружение угловых гармоник в волоконном световоде при помощи ДОЭ
Статья научная
В работе рассмотрены линейно-поляризованные моды слабонаправляющего волокна, несущие ненулевой орбитальный угловой момент. Проведены эксперименты по возбуждению угловых гармоник низших порядков и их суперпозиции в ступенчатом маломодовом волоконном световоде. Показано, что при этом достигается высокая селективность возбуждения, а при сдвиге ДОЭ возникают парные гармоники с противоположными знаками.
Бесплатно
Возбуждение мод ступенчатого волновода с помощью бинарных фазовых ДОЭ
Статья научная
Задачи измерения распределения мощности по поперечным модам когерентного излучения в волоконных световодах и возбуждения в световоде заданных поперечных мод или их групп имеют практическое значение для разработки и исследования волоконных лазеров, датчиков, линий волоконно-оптической связи. Данная работа посвящена исследованию возможности формирования мод ступенчатого оптоволокна с помощью бинарных фазовых ДОЭ (МОДАНов). Произведено селективное возбуждение в волоконном световоде мод, отличных от основной, с помощью фазовых бинарных МОДАНов.
Бесплатно
Статья научная
В работе предлагается простой аналитический метод решения задачи о возбуждении поверхностных плазмон-поляритонов металлической наноантенной, расположенной вблизи поверхности металла. Метод основан на теореме взаимности и аналогичен нахождению амплитуд мод диэлектрических волноводов, возбуждаемых источниками тока. Для большей наглядности предлагаемый подход демонстрируется на примере наиболее простой двухмерной геометрии. Справедливость аналитического решения подтверждается результатами численного моделирования методами конечных разностей и конечных элементов.
Бесплатно
Статья научная
Экспериментально исследовано распространение различным образом структурированных вихревых пучков с длиной волны 1530 нм через случайную искажающую среду. Проанализировано влияние аэрозольной преграды на сцинтилляционный индекс пучка. Экспериментально исследована возможность корреляционного детектирования наличия вихревой фазы в условиях блужданий пучков, вызванных потоком теплого воздуха.
Бесплатно
Статья научная
Исследуется возможность использования разнообразных текстурных признаков для выявления патологических изменений лёгких по двумерным цифровым изображениям компьютерной томографии. В качестве информационных признаков используются гистограммные и корреляционные характеристики, а также признаки Харалика и признаки на основе длин серий. Отбор эффективных признаков проводится на основе критерия дискриминантного анализа. Применимость предложенного подхода для решения задачи автоматического выявления патологических изменений исследуется экспериментально на наборе из 160 изображений, полученных при обследовании больных хронической обструктивной болезнью лёгких. Полученная эффективная группа признаков состоит из двух признаков Харалика и трёх признаков на основе длин серий и обеспечивает долю неверных распознаваний 0,11, которая лучше аналогичных результатов, полученных без использования процедуры отбора признаков.
Бесплатно
Возможности технологии микроэлектроники для создания элементов компьютерной оптики
Статья научная
Рассмотрены возможности применения микроэлектронной технологии для формирования элементов дифракционной оптики высокого разрешения. Описываются различные литографические методы создания топологии. Основное внимание уделено методу электронно-лучевой литографии и особенностям его применения при решении задач компьютерной оптики. Операции микроструктурирования рассмотрены на примерах изготовления дифракционных элементов для мягкого рентгеновского диапазона.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрены три оптические системы, использующие дифракционные оптические элементы для генерации поверхностных плазмон-поляритонов с орбитальным угловым моментом на осесимметричных проводниках. Во всех трёх системах падающее излучение сначала преобразуется бинарными спиральными фазовыми аксиконами в совокупность сходящихся к оптической оси плоских волн. В зоне пересечения этих волн формируется «закрученный» Бесселев пучок. Подогнав диаметр первого кольца Бесселева пучка к диаметру цилиндрического проводника, можно генерировать вращающийся поверхностный плазмон-поляритон методом дифракции на краю ("end-fire coupling"). Использование дополнительной линзы позволяет преобразовать возбуждающий поверхностный плазмон-поляритон Бесселев пучок в закрученный кольцевой пучок, диаметр которого не зависит от топологического заряда пучка. В третьей схеме сходящиеся плоские волны «перехватываются» цилиндрической металлической дифракционной решёткой, формирующей закрученные поверхностные плазмон-поляритоны на присоединенном к решётке цилиндрическом проводнике. Приведены примеры возможного использования предлагаемых систем в экспериментах на терагерцовом лазере на свободных электронах.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается комплекс эффектов в ионосфере, обусловленных стимулированным высыпанием частиц из околоземного космического пространства под действием мощных радиоволн.
Бесплатно
Волноводные моды в планарной структуре "графен-полупроводник-графен"
Статья научная
Исследуются волноводные режимы оптического диапазона в плёнке полупроводника с обкладками из графена. Показана зависимость модовых характеристик от химического потенциала графена и толщины плёнки. Построены дисперсионные зависимости для первых волноводных мод, частотные зависимости их групповой и фазовой скоростей, распределение плотности потока энергии в структуре. Показано наличие спектральных интервалов, в которых наблюдается малая фазовая и отрицательная групповая скорость волноводных мод. Установлена возможность перестройки волноводного режима за счёт изменения химического потенциала графена и толщины плёнки полупроводника.
Бесплатно
Восстановление альбедо поверхности по данным высокого пространственного разрешения
Статья научная
Представлены три пары формул; каждая пара состоит из формулы, выражающей коэффициент яркости в целевом пикселе на верхней границе атмосферы через значения альбедо в целевом и окружающем пикселях поверхности, и формулы, выражающей альбедо поверхности в целевом пикселе через значения коэффициентов яркости в пикселях на верхней границе атмосферы. Приведен вывод каждой пары формул; представлены предположения, при которых они получены. Формулы только одной пары находятся решением уравнения переноса излучения в одномерной геометрии. Формулы двух других пар включают величины, полученные решением уравнения переноса в трехмерной геометрии. Представлены результаты тестирования точности всех формул при решении задач атмосферной коррекции данных высокого (30 м) пространственного разрешения. Тестирование выполнено на задачах со слоем аэрозоля оптической толщины от 0,2 до 2 для длины волны l = 0,55 мкм и всевозможными значениями альбедо в целевом и окружающем пикселях (от 0,1 до 0,9). Показано, что только одна пара формул из трех обладает высокой точностью при всех условиях. Формулы двух других пар обладают приемлемой (до 10 %) точностью только при малых значениях аэрозольной оптической толщины и небольшом различии альбедо поверхности в целевом и окружающем пикселях.
Бесплатно
