Статьи журнала - Компьютерная оптика

Все статьи: 2511

Внестендовая спекл-голография. Использование голографической и спекл-интерферометрии при измерении деформаций натурных конструкций

Внестендовая спекл-голография. Использование голографической и спекл-интерферометрии при измерении деформаций натурных конструкций

Волков Игорь Валентинович

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

Возбуждение и обнаружение угловых гармоник в волоконном световоде при помощи ДОЭ

Хонина С.Н., Карпеев С.В.

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

Возбуждение мод ступенчатого волновода с помощью бинарных фазовых ДОЭ

Карпеев С.В., Павельев В.С., Дюпарре М., Людге Б., Шротер З.

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

Возбуждение поверхностных плазмон-поляритонов наноантенной: простое аналитическое решение и его численная верификация

Возбуждение поверхностных плазмон-поляритонов наноантенной: простое аналитическое решение и его численная верификация

Дышлюк Антон Владимирович, Богданов Андрей Андреевич, Витрик Олег Борисович

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

Возможности передачи и детектирования модулированных пучков с длиной волны 1530 нм в условиях случайных флуктуаций среды распространения

Возможности передачи и детектирования модулированных пучков с длиной волны 1530 нм в условиях случайных флуктуаций среды распространения

Карпеев Сергей Владимирович, Подлипнов Владимир Владимирович, Ивлиев Николай Александрович, Паранин Вячеслав Дмитриевич

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

Возможности текстурного анализа компьютерных томограмм в диагностике хронической обструктивной болезни

Возможности текстурного анализа компьютерных томограмм в диагностике хронической обструктивной болезни

Гайдель Андрей Викторович, Зельтер Павел Михайлович, Капишников Александр Викторович, Храмов Александр Григорьевич

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

Возможности технологии микроэлектроники для создания элементов компьютерной оптики

Аристов В.В., Бабин С.В., Ерко А.И.

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

Возможность генерации терагерцовых и инфракрасных поверхностных плазмон-поляритонов с орбитальным угловым моментом на цилиндрических проводниках с помощью дифракционных оптических элементов

Возможность генерации терагерцовых и инфракрасных поверхностных плазмон-поляритонов с орбитальным угловым моментом на цилиндрических проводниках с помощью дифракционных оптических элементов

Князев Борис Александрович, Камешков Олег Эдуардович, Никитин Алексей Константинович, Павельев Владимир Сергеевич, Чопорова Юлия Юрьевна

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

Возникновение крупномасштабных возмущений в ионосфере, инициируемых мощным нестационарным радиоизлучением

Возникновение крупномасштабных возмущений в ионосфере, инициируемых мощным нестационарным радиоизлучением

Гармаш К.П., Черногор Л.Ф., Шварцбург А.Б.

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"

Волноводные моды в планарной структуре "графен-полупроводник-графен"

Абрамов Алексей Сергеевич, Евсеев Дмитрий Александрович, Семенцов Дмитрий Игоревич

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

Восстановление альбедо поверхности по данным высокого пространственного разрешения

Николаева Ольга Васильевна

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

Восстановление и анализ спектров комбинационного рассеяния света, получаемых со статического Фурье-спектрометра

Восстановление и анализ спектров комбинационного рассеяния света, получаемых со статического Фурье-спектрометра

Васильев Николай Сергеевич, Винтайкин Иван Борисович, Голяк Игорь Семенович, Голяк Илья Семенович, Кочиков Игорь Викторович, Фуфурин Игорь Леонидович

Статья научная

В статье решается задача восстановления спектров комбинационного рассеяния света в спектральном диапазоне 800-1050 нм, получаемых на макете статического фурье-спектрометра. Исследован характер искажений, вносимых оптической системой статического фурье-спектрометра. Предложен метод исправления оптических искажений. Метод апробирован на примере восстановления спектра монохроматического источника излучения. На основе анализа спектрограмм профилей интерференционных картин получена карта распределения периодов двумерной интерференционной картины. Построено отображение для исправления оптических искажений двумерной интерферограммы. Результаты исправления продемонстрированы на профилях интерференционных полос. В работе проведено сопоставление различных известных методов коррекции фазы с целью выявления оптимального способа для решаемой задачи. Предложен критерий соответствия восстановленных спектров эталонному спектру. В качестве эталонного использовался спектр комбинационного рассеяния света стильбена, зарегистрированного на дифракционном спектрометре с разрешением δν = 14 см-1.

Бесплатно

Восстановление изображений КИХ-фильтрами, построенными путем непосредственной идентификации инверсного тракта

Восстановление изображений КИХ-фильтрами, построенными путем непосредственной идентификации инверсного тракта

Фурсов В.А.

Статья научная

Решается задача восстановления изображений, подвергшихся линейным искажениям типа дефокусировки или смаза по результатам непосредственной идентификации параметров инверсного восстанавливающего КИХ-фильтра. Показана принципиальная возможность достижения различного регуляризующего эффекта путем простого линейного преобразования данных. Предложена итерационная процедура, использующая набор моделей невысокого порядка.

Бесплатно

Восстановление после препятствий лазерных пучков, содержащих угловые гармоники

Восстановление после препятствий лазерных пучков, содержащих угловые гармоники

Алмазов А.А., Хонина С.Н.

Статья научная

В данной статье рассматриваются возможности восстановления различных лазерных пучков после препятствия, которым может служить захваченная этим пучком микрочастица. Проводится сравнительный анализ свойств восстановления мод лазерного излучения Бесселя, Гаусса-Лагерра и других пучков, содержащих угловые гармоники. Формирование таких пучков наиболее эффективно осуществляется с помощью фазовых дифракционных оптических элементов. Приведены экспериментальные результаты восстановления бесселевых пучков, в том числе ненулевого порядка.

Бесплатно

Восстановление связности линий на бинарных изображениях древовидных структур

Восстановление связности линий на бинарных изображениях древовидных структур

Ильясова Н.Ю., Ковалев А.А., Куприянов А.В., Устинов А.В., Храмов А.Г.

Статья научная

Работа посвящена исследованию возможности устранения разрывов линий на изображениях для получения древовидных структур. В качестве метода решения использовалась решающая функция, рассчитываемая для пар точек разрыва и учитывающая различные геометрические характеристики линий в окрестности разрывов. Исследования проводились методом имитационного моделирования и на натурных изображениях. Проведенные эксперименты показали возможность применения разработанных алгоритмов для устранения разрывов линий и получения древовидных структур.

Бесплатно

Вращающиеся элегантные пучки Бесселя-Гаусса

Вращающиеся элегантные пучки Бесселя-Гаусса

Котляр Виктор Викторович, Ковалв Алексей Андреевич, Скиданов Роман Васильевич, Сойфер Виктор Александрович

Статья научная

Рассмотрено новое трёхпараметрическое семейство вращающихся асимметричных пучков Бесселя-Гаусса (аБГ-пучки) с целым и дробным орбитальным угловым моментом (ОУМ). аБГ-пучки описываются произведением функции Гаусса и функции Бесселя первого рода n-го порядка с комплексным аргументом и имеют конечную энергию. Степень асимметрии аБГ-пучка зависит от вещественного параметра c ≥ 0: при с = 0 аБГ-пучок совпадает с обычным радиально-симметричным пучком Бесселя-Гаусса; с ростом c аБГ-пучок приобретает форму полумесяца и при c >> 1 вытягивается по вертикальной оси и смещается по горизонтальной оси. Распределение интенсивности асимметричных пучков Бесселя-Гаусса в начальной плоскости имеет счётное число изолированных нулей, расположенных на горизонтальной оси. На месте этих нулей находятся оптические вихри с единичными топологическими зарядами и противоположными знаками с разных сторон от начала координат. При распространении пучка центры этих вихрей вместе со всем пучком вращаются вокруг оптической оси с неравномерной скоростью (при большом с >> 1): на расстоянии, равном длине Рэлея, они повернутся на 45 градусов, и на остальном расстоянии - ещё на 45 градусов. При разных значениях параметра c нули интенсивности в поперечном распределении интенсивности пучка меняют свои местоположения и изменяют ОУМ пучка. Изолированный ноль интенсивности на оптической оси порождает оптический вихрь с топологическим зарядом n. Лазерный пучок в виде вращающегося полумесяца был сформирован с помощью модулятора света.

Бесплатно

Вращающийся по спирали обратный световой поток

Вращающийся по спирали обратный световой поток

Котляр Виктор Викторович, Налимов Антон Геннадьевич

Статья научная

С помощью формул Ричардса - Вольфа показано, что при острой фокусировке апланатической системой оптического вихря с топологическим зарядом 3 и с левой (противоположенной) круговой поляризацией в плоскости фокуса вблизи оптической оси имеет место обратный поток энергии (на самой оси он равен нулю), который по величине всего в 2-3 раза меньше, чем прямой поток энергии в фокусе. Показано также, что вблизи оптической оси обратный поток распространяется, вращаясь по спирали вокруг оптической оси против часовой стрелки. Наличие обратного потока вблизи оптической оси показано также с помощью моделирования FDTD-методом дифракции плоской волны с круговой поляризацией на спиральной зонной пластинке третьего порядка с числовой апертурой около 1. Рэлеевская микрочастица, захваченная в область такого фокуса, должна двигаться в обратном направлении по отношению к направлению распространения пучка.

Бесплатно

Вращение двухлепесткового лазерного пучка в ближнем поле вихревого микроаксикона

Вращение двухлепесткового лазерного пучка в ближнем поле вихревого микроаксикона

Стафеев Сергей Сергеевич, Офаолейн Лиам Уильям Веллан-Куртин, Котляр Мария Викторовна

Статья научная

С помощью вихревого микроаксикона с топологическим зарядом 2 и числовой апертурой около 0,6, изготовленного по технологии электронной литографии для длины волны 532 нм, продемонстрировано формирование в ближней зоне (несколько микронов от поверхности микроаксикона) вращающегося двухлепесткового лазерного пучка, расчётная скорость вращения которого линейно зависит от расстояния и равна 55 °/мкм (теоретическая скорость 53 °/мкм) и экспериментальная скорость вращения только на некотором участке от 1,5 мкм до 3 мкм была линейной и совпадала с расчётной. На начальном участке от 0 до 1,5 мкм скорость была около 66 °/мкм, а на конечном участке трассы от 3 мкм до 4,5 мкм - 34 °/мкм. Достигнутая скорость вращения двухлепесткового пучка больше, чем скорости вращения других известных аналогичных вращающихся двухлепестковых лазерных пучков.

Бесплатно

Вращение лазерных пучков, не обладающих орбитальным угловым моментом

Вращение лазерных пучков, не обладающих орбитальным угловым моментом

Котляр В.В., Хонина С.Н., Скиданов Р.В., Сойфер В.А.

Статья научная

Показано, что среди многомодовых вращающихся лазерных пучков, комплексная амплитуда которых может быть представлена как линейная суперпозиция мод Лагерра-Гаусса с определенными номерами, имеются световые пучки с нулевым орбитальным угловым моментом. Также рассмотрены примеры вращающихся лазерных пучков с нулевым орбитальным угловым моментом, представленных в виде суперпозиции мод Бесселя и гипергеометрических мод. Впервые с помощью жидко-кристаллического микродисплея был сгенерирован вращающийся бесселевый пучок с нулевым орбитальным угловым моментом.

Бесплатно

Вращение микротурбин в сложных вихревых пучках

Вращение микротурбин в сложных вихревых пучках

Морозов Андрей Андреевич, Скиданов Роман Васильевич

Статья научная

Описано изготовление микротурбин методом двухфотонной полимеризации. Описан эксперимент по вращению микротурбин специальной формы в вихревых световых пучках сложной структуры.

Бесплатно

Журнал