Статьи журнала - Компьютерная оптика
Все статьи: 2511
Статья научная
В статье анализируются деградация характеристик радиолокационных изображений трансионосферных РЛС с синтезированной апертурой (РСА), возникающая вследствие эффектов распространения радиоволн в атмосфере Земли. Предлагается методика расчета характеристик изображений и, в частности, азимутального разрешения РСА. Приводятся результаты расчета потенциального пространственного разрешения на радиолокационных изображениях с учетом влияния атмосферы.
Бесплатно
Влияние дискретности синтезированных и цифровых голограмм на их изображающие свойства
Статья научная
Приведены результаты исследования влияния дискретности синтезированных и цифровых голограмм на их изображающие свойства, т.е. на структуру и качество восстанавливаемого с их помощью изображения. Установлены и обоснованы требования, обеспечивающие идентичность структур объекта и восстановленного изображения и предъявляемые к соотношениям между основными параметрами синтеза или регистрации дискретной голограммы - рабочей длиной волны, углом падения опорной волны, минимальным размером элемента, структурой объекта и периодом дискретизации голограммы. Рассмотрена возможность смягчения указанных требований, обеспечиваемая либо модификацией структуры голограммы, либо использованием характерного для дискретных структур эффекта подмены частот.
Бесплатно
Влияние дифракции на изображения, согласованные с вытянутыми сфероидальными волновыми функциями
Статья научная
Рассмотрены свойства вытянутых сфероидальных волновых функций нулевого порядка, важные для дифракционной оптики: инвариантность к преобразованию Фурье, устойчивость к диафрагмированию в оптических системах, самовоспроизведение на некотором расстоянии в свободном пространстве. Исследованы влияние размеров диафрагмы на точность передачи сигнала, согласованного с вытянутыми сфероидальными волновыми функциями линзовыми системами. Проведено сравнение с функциями Гаусса-Эрмита.
Бесплатно
Влияние длины волны на распространение мощных фемтосекундных лазерных импульсов в алмазе
Статья научная
Проведено численное моделирование распространения мощных фемтосекундных лазерных пучков в кристалле алмаза в режиме самофокусировки. Длина волны моделируемых пучков варьировалась в широком диапазоне (400 нм, 532 нм, 800 нм и 1064 нм), который охватывает наиболее распространённые ультракороткие лазерные системы. Для всех длин волн обнаружено ограничение роста плотности лазерной энергии внутри алмазного кристалла при увеличении энергии импульса. Данный эффект имеет определенное сходство с эффектом оптического лимитирования в лазерных филаментах, однако проявляется вне зоны формирования филамента и способен приводить к выравниванию плотности лазерной энергии, а также электронной плотности внутри обширной предфокальной области.
Бесплатно
Статья научная
В работе представлены результаты измерения характеристик дополнительной фазовой модуляции серийного амплитудного жидкокристаллического пространственно-временного модулятора света HoloEye LC 2002. Получена зависимость величины вносимого фазового сдвига данного жидкокристаллического пространственно-временного модулятора от поданного на него сигнала, определяющего амплитудное пропускание. Выполнено математическое моделирование работы инвариантного дифракционного оптико-цифрового коррелятора на базе жидкокристаллического пространственно-временного модулятора с фазовым сдвигом, зависящим от амплитуды в соответствии с измеренными ранее данными. Для обеспечения инвариантности корреляционного распознавания использованы два типа корреляционных фильтров - оптимальный компромиссный фильтр с максимальной средней высотой корреляционного пика и фильтр с минимумом шума и энергии корреляции. Предложен метод оптимизации корреляционных фильтров с целью компенсации ошибки распознавания, обусловленной наличием дополнительной фазовой модуляции, позволяющий в ряде случаев не только компенсировать, но и уменьшить ошибку распознавания.
Бесплатно
Статья научная
В работе с помощью пакета Zemax исследовались аберрации волнового фронта, возникающие в изображении при изменении кривизны поверхности роговицы человеческого глаза. Использовалась модель глаза Лиоу-Бреннана. Кривизна поверхностей и аберрации волнового фронта в данной работе описывались полиномами Цернике. Показана возможность компенсации аберраций дефокусировки и астигматизма путём внесения в кривизну передней поверхности роговицы соответствующих полиномов.
Бесплатно
Статья научная
Проведён анализ пространственной селективности вырожденного четырёхволнового преобразователя излучения в прозрачной двухкомпонентной среде с учётом электрострикции и эффекта Дюфура в зависимости от коэффициента отражения. Показано наличие корреляции зависимостей коэффициента отражения и полуширины полосы не отражённых таким преобразователем пространственных частот от интенсивности волн накачки.
Бесплатно
Статья научная
Приведены результаты исследования влияния метода синтеза голограмм, а также используемого при описании объектной волны распределения фазы в плоскости объекта на качество восстановленного изображения. Работа выполнена методом численных экспериментов применительно к синтезу голограмм-проекторов двумерных амплитудных бинарных транспарантов - фотошаблонов, предназначаемых для использования при реализации метода голографической фотолитографии. Рассмотрены два метода синтеза голограмм: метод, основанный на принципе Гюйгенса, и метод таблиц соответствия. Продемонстрировано влияние фазовых масок, установленных в освещающую объект волну, на качество восстановленного изображения.
Бесплатно
Статья научная
Исследована угловая зависимость дифракционной эффективности динамической голограммы в растворе красителя, моделируемом трех- и четырехуровневой схемой энергетических уровней, с учетом расходимости опорной волны. Получено выражение, связывающее ширину полосы углов динамической голограммы с ее оптимальной толщиной и угловой расходимостью опорной волны, и определены границы его применения.
Бесплатно
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
Влияние потерь на оптические свойства хиральной метамембраны
Статья научная
В работе теоретически исследован оптический отклик (то есть спектры отражения, пропускания и поглощения) фотонно-кристаллического слоя с квадратной решеткой хиральных отверстий с осью вращения C2 на циркулярно-поляризованный свет. Геометрические параметры структуры подобраны для достижения максимально возможного циркулярного дихроизма отклика при условии полного отсутствия оптических потерь в системе. Показано, что добавление потерь в тонких приповерхностных слоях структуры, например, вследствие рассеяния на неоднородностях поверхности или поглощения из-за металлизации приповерхностных слоев, приводят к быстрой деградации степени хиральности оптического отклика с ростом величины поглощения. Расчеты проведены для хирального фотонно-кристаллического слоя, изготовленного из алмаза, для диапазона длин волн λ=10–12 мкм (волновое число 830–1000 см–1).
Бесплатно
Статья научная
Актуальность обнаружения и лечения рака молочной железы на ранних этапах остается высокой. За 2020 год зарегистрировано более 65 000 новых случаев онкологии молочной железы, среднегодовой темп прироста – 2%. Число зафиксированных случаев рака молочной железы является лидирующим в статистике по онкологическим заболеваниям. Целью работы является проведение оценки влияния методов предварительной обработки и аугментации наборов данных для сегментации опухолевых ядер на медицинских изображениях в условиях ограниченного объема данных. В экспериментах используется один исходный набор данных и восемь вариантов его предварительной обработки с использованием алгоритмов нарезки изображений для обучения двух моделей сверточных нейронных сетей U-net и U-net с добавлением энкодера ResNet50. Оценка качества обучения нейронных сетей и сегментации ядер выполняется с помощью двух целевых метрик, Dice и IoU, а также в результате сравнения истинного расположения меток ядер и сегментированных ядер с помощью нейронных сетей. В результате обучения моделей на предварительно обработанных наборах данных получены значения целевых метрик по двум моделям для каждого набора, включая исходный. Для архитектуры U-net значения Dice и IoU равны 0,742 и 0,5921, для архитектуры U-net_ResNet50 – 0,7458 и 0,5971.
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
