Статьи журнала - Компьютерная оптика
Все статьи: 2382
Геометрооптический расчёт фокального пятна гармонической дифракционной линзы
Статья научная
Работа посвящена исследованию функции рассеяния точки гармонической дифракционной линзы, освещаемой немонохроматическим излучением, с использованием гибридного геометрооптического и волнового подхода.
Бесплатно
Статья научная
Разработан и исследован гибридный рефракционно-дифракционный корректор волнового фронта (нулевая система) для высокоточного контроля светосильных (f/1.5) асферических поверхностей с помощью интерферометра Физо. Предложен и проверен простой новый метод для юстировки всех оптических компонентов оптической системы. Представлены экспериментальные результаты исследования оптической системы и проверки формы поверхности асферического зеркала
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрены наиболее используемые на практике методы автоматизированной идентификации изменений ландшафтного покрова по данным дистанционного зондирования Земли. На их основе предложены подходы к формированию гибридных методов. Приведены результаты экспериментальных исследований методов в условиях шумов различного типа и интенсивности. По результатам экспериментов определены гибридные методы, позволяющие получать результаты лучшего качества по сравнению с известными методами при автоматизированном решении задачи идентификации изменений.
Бесплатно
Гибридный асимптотический метод анализа каустик оптических элементов в радиально-симметричном случае
Статья научная
В статье предложен новый подход к расчёту распределений световых полей в рамках геометрической оптики. Описан новый интегральный оператор для вычисления распределения интенсивности в рамках геометрической оптики. В рамках предложенного метода найдены распределения интенсивности от ранее изученных падающих пучков. Найдены особые точки этих распределений, и рассчитаны распределения интенсивности вблизи каустик. Разработанный метод применен для расчета формирования каустик гармоническими дифракционными оптическими элементами в радиально-симметричном случае.
Бесплатно
Статья научная
В работе предложена гибридная модель прогнозирования, включающая рекуррентную схему штрафного P -сплайна с адаптацией параметров на основе алгоритмов эволюционной оптимизации. В задачах краткосрочного прогнозирования, особенно в системах реального времени, актуальной является задача повышения скорости прогноза без ухудшения его качества. Высокая скорость прогнозирования в данном подходе достигается экономичной вычислительной схемой рекуррентного P -сплайна при малой глубине предыстории. А одновременная адаптация нескольких параметров P -сплайна позволяет управлять точностью прогноза.
Бесплатно
Статья научная
В статье исследуются условия формирования астигматически инвариантных структурированных Лагерр-Гауссовых пучков в случае простого астигматизма. Теоретически и экспериментально найдены условия астигматической инвариантности: фазовый параметр q структурированного Лагерр-Гауссова пучка равен арктангенсу отношения длины Рэлея z 0 и фокусного расстояния f cyl цилиндрической линзы для единичного e = 1 амплитудного параметра. Для остальных значений амплитудного параметра e ¹ 1 условие астигматической инвариантности задается равенством орбитального углового момента структурированного Лагерр-Гауссова и астигматически инвариантных структурированных Лагерр-Гауссовых пучков. Также обнаружены резкие всплески и провалы орбитального углового момента в астигматически инвариантных структурированных Лагерр-Гауссовых пучках в области, где орбитальный угловой момент обращается в ноль. Высота и глубина всплесков и провалов значительно превышают максимальные и минимальные значения орбитального углового момента в обычных структурированных Лагерр-Гауссовых пучках при заданной параметризации. Показано, что возникновение всплесков и провалов орбитального углового момента вызвано радикальной перестройкой спектра Лагерр-Гауссовых мод в виде их жесткого упорядочения. Теоретический расчет, сопровождаемый компьютерным моделированием, и эксперимент хорошо согласуются друг с другом.
Бесплатно
Гиперболическая секансная линза со щелью для субволновой фокусировки света
Статья научная
Моделирование FDTD-методом показало, что бинарная фотонно-кристаллическая гиперболическая секансная микролинза в кремнии ( n 0 = 3,47) размером 2×5 мкм со щелью шириной 50 нм и длиной 250 нм фокусирует ТМ-поляризованную плоскую волну в фокусное пятно вблизи своей поверхности с шириной λ/23 и дифракционной эффективностью 44% и интенсивность в фокусе в 50 раз превышает интенсивность падающего света.
Бесплатно
Гиперболическая фотонная струя
Статья научная
С помощью моделирования FDTD-методом и ближнепольного микроскопа с металлическим кантилевером показано, что при дифракции плоской линейно-поляризованной волны на угловой стеклянной ступеньке высотой 2(lambda) ?, (lambda) - длина волны, формируется слаборасходящаяся искривлённая по гиперболе фотонная струя, с областью повышенной интенсивности длиной по полуспаду 9,5(lambda), с диаметром 1,8(lambda) на расстоянии 5,5(lambda) и максимумом, в 5 раз превышающим интенсивность падающей волны. Расчётные результаты отличаются от экспериментальных на 11%. Показано, что структуры интенсивности при дифракции плоской волны на угловой фазовой ступеньке и на непрозрачном экране с отверстием вместо ступеньки совпадают.
Бесплатно
Гипергеометрические лазерные пучки в параболическом волноводе
Статья научная
Получено выражение для комплексной амплитуды семейства параксиальных гипергеометрических лазерных пучков, распространяющихся в градиентном параболическом волокне. Найден широкий класс модовых решений уравнения Гельмгольца в цилиндрической системе координат для градиентной параболической среды. Эти решения пропорциональны функциям Куммера, но только те из них обладают конечной энергией (то есть физически реализуемы), которые совпадают с модами Лагерра-Гаусса. Отрезок определённой длины градиентного параболического волокна рассмотрен как параболическая линза, для которой получены выражения для числовой апертуры и диаметра фокуса по полуспаду интенсивности. Получена явная формула для радиусов колец бинарной линзы, аппроксимирующей градиентную параболическую линзу. Моделирование FDTD-методом показало возможность фокусировки линейно-поляризованного гауссова пучка бинарной параболической микролинзой с показателем преломления 1,5 в эллиптическое фокусное пятно почти без боковых лепестков и с меньшим диаметром по полуспаду интенсивности 0,45 длины волны.
Бесплатно
Гипергеометрические лазерные пучки общего вида и их известные частные случаи
Статья научная
Показано, что полученное недавно трехпараметрическое семейство точных решений параксиального волнового уравнения (типа Шредингера), которое названо гипергеометрическими лазерными пучками, включает в себя как частные случаи известные семейства лазерных пучков - гауссовые гипергеометрические лазерные пучки и элегантные пучки Лагерра-Гаусса.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрено новое семейство параксиальных лазерных пучков, образующих ортогональный базис. При распространении в однородном пространстве эти пучки сохраняют свою структуру с точностью до масштаба. Распределение интенсивности в поперечном сечении таких пучков похоже на распределение интенсивности для мод Бесселя и представляет собой набор концентрических чередующихся светлых и темных колец. Комплексная амплитуда таких пучков пропорциональна вырожденной (конфлюэнтной) гипергеометрической функции, и поэтому мы назвали такие пучки гипергеометрическими модами. Мы сформировали такие моды с помощью жидко-кристаллического микродисплея.
Бесплатно
Гипергеометрические пучки в ближней зоне дифракции в рамках скалярной модели
Статья научная
В работе с использованием интеграла Релея-Зоммерфельда первого типа исследуется дифракция ограниченных гипергеометрических мод и обобщенных гипергеометрических пучков в ближней зоне дифракции (порядка нескольких длин волн). При рассмотрении частных случаев гипергеометрических пучков в рамках скалярной непараксиальной теории дифракции численно показана возможность преодоления дифракционного предела с помощью фазового логарифми-ческого аксикона. На основе представления фазовой функции логарифмического аксикона как набора линейных кольцевых аксиконов проведен анализ полученных результатов.
Бесплатно
Гиперспектральная визуализация патологий кожи в видимой области
Статья научная
Представлены данные анализа гиперспектральных изображений онкопатологий кожи человека. Изображения содержали данные спектров обратного рассеяния нормальной кожи и патологий. На основании данных о содержании основных хромофоров кожи предложен метод диагностики злокачественных пигментных образований кожи.
Бесплатно
Гиперспектральный in vivo анализ хромофоров нормальной кожи и визуализация онкологических патологий
Статья научная
В работе представлены результаты тестирования методов бесконтактной диагностики новообразований кожи, основанные на регистрации снимков, полученных с помощью гиперспектральной камеры с акустооптическим перестраиваемым фильтром. Для идентификации онкологических патологий предложен интегральный спектральный индекс по множеству концентрических областей вокруг источника роста новообразования исследуемой биоткани. Введенный индекс позволяет, наряду с изменением спектральных свойств ткани, косвенно учесть классические дерматоскопические параметры ABCD: асимметрию, неровность границ, цветовое разнообразие, диаметр новообразования. Приведены результаты разделимости обучающей выборки, и показана возможность применения предложенных подходов в клинической практике.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрена 6f схема голографии Фурье резонансной архитектуры, реализующая пополнение памяти новой информацией, противоречащей ранее записанной. Показано, что обусловленное нелинейностью экспозиционных характеристик голографических регистрирующих сред ослабление низких частот в записанном на голограмме исходном эталонном образе в узком диапазоне фильтраций ведёт к неустойчивости отклика - режиму с перемежаемостью. Показано, что режим с перемежаемостью соответствует перестройке автокорреляционной функции записанного на голограммах составного эталона с одного диапазона значения параметров модели аппроксимации на другой. Показано, что радиус (длина) корреляции записанного на голограммах составного образа служит параметром порядка системы: его быстрое изменение предваряет потерю устойчивости отклика и переход к неустойчивому режиму с перемежаемостью. Приведены результаты численного моделирования.
Бесплатно
Голографические диффузоры c контролируемой индикатрисой рассеяния
Статья научная
Рассматриваются оптические элементы для использования в системах подсветки различных экранов дисплеев, в том числе 3D-дисплеев, а также для формирования диаграммы излучения светодиодов. Исследована зависимость распределения интенсивности и индикатрисы рассеянного излучения от соотношения между дисперсией высоты и корреляционной длиной шероховатости поверхности, а также от радиуса когерентности падающего излучения и показателя преломления материала диффузора. Показано, что индикатриса рассеяния сужается при увеличении корреляционной длины шероховатости поверхности пленки и/или радиуса когерентности падающего излучения.
Бесплатно
Статья научная
Для исследования структуры когерентного электромагнитного поля предлагается использовать самопроявляющиеся коллоидные голографические регистрирующие эмульсии. Гель таких эмульсий может быть выполнен в виде различных геометрических форм с регулируемым значением показателя преломления. Сенсибилизация эмульсии к красному излучению позволяет моделировать действие на биологические объекты лазерного излучения, в том числе и инфракрасного диапазона. Подобие свойств желатинового геля человеческим тканям позволяет использовать его для имитации различных объектов при радиологических процедурах в онкологии. Рассматриваются оптические схемы для синтеза фантомных тестобъектов в рентгенотерапии.
Бесплатно
Статья научная
Для исследования структуры когерентного электромагнитного поля предлагается использовать самопроявляющиеся коллоидные голографические регистрирующие эмульсии. Гель таких эмульсий может быть выполнен в виде различных геометрических форм с регулируемым значением показателя преломления. Сенсибилизация эмульсии к красному излучению позволяет моделировать действие на биологические объекты лазерного излучения, в том числе и инфракрасного диапазона. Подобие свойств желатинового геля человеческим тканям позволяет использовать его для имитации различных объектов при радиологических процедурах в онкологии. Рассматриваются оптические схемы для синтеза фантомных тест объектов в рентгенотерапии.
Бесплатно
Статья научная
В работе расширен подход, использующий трёхмерные градационные траектории в метрическом пространстве CIE Lab в качестве аналогов традиционных градационных кривых. Показано, что математический аппарат дифференциальной геометрии пространственных кривых, описывающий градационные траектории, может быть дополнен более простым дискретным подходом. Демонстрируются возможности применения дискретного метода вычисления градационных траекторий к задачам линеаризации цифровых печатных систем.
Бесплатно
Градиентные элементы микрооптики для достижения сверхразрешения
Статья научная
Получены модовые решения уравнения Гельмгольца для произвольного градиентного планарного волновода. Амплитуда моды представлена как экспонента с показателем в виде ряда Тейлора, коэффициенты которого находятся из рекуррентных соотношений. Показано, что минимальная ширина моды в квадратичном и секонсном градиентных планарных волноводах равна 0,4 от длины волны в вакууме, деленной на значение показателя преломления вдоль оси волновода. С помощью моделирования программой FullWAVE показано, что градиентные микролинзы Микаэляна и "рыбий глаз" Максвелла могут формировать изображения со сверхразрешением. Для 2D микролинзы Микаэляна показано, что точечный источник света изображается вблизи поверхности линзы в виде светового пятна с шириной по полуспаду интенсивности 0,12 от длины волны в вакууме. Это меньше, чем дифракционный предел для кремния с показателем преломления 3,47, который равен 0,144 от длины волны в вакууме. Также показано, что микролинза Микаэляна разрешает по полуспаду два близких точечных источника, разделенных расстоянием 0,3 от длины волны в вакууме.
Бесплатно
