В работе предложен метод расчёта фазовой функции субволновых дифракционных оптических элементов на основе дифракционных решёток с варьируемым периодом для формирования векторных пучков с цилиндрической поляризацией произвольного порядка. Получены формулы фазовой функции решётки с учётом вариации периода для повышения эффективности поляризационного преобразования падающего пучка. Полученные поляризационные дифракционные элементы предполагается использовать для повышения помехоустойчивости оптических систем связи.

Бесплатно

Дифракционные оптические элементы, согласованные с модами Гаусса-Лагерра

Хонина Светлана Николаевна, Котляр Виктор Викторович, Сойфер Виктор Александрович

Статья научная

Разработаны и исследованы итеративные алгоритмы расчета фазового оптического элемента, формирующего световые пучки Гаусса-Лагерра с заданным модовым составом, в том числе одномодовые пучки. Показано, что для эффективного формирования отдельных мод Гаусса-Лагерра можно использовать фазовые элементы, пропускание которых равно знаковой функции от соответствующего обобщенного многочлена Лагерра. Приведены результаты численного моделирования.

Бесплатно

Дифракционные поправки при фокусировке лазерного излучения в отрезок

Голуб М.А., Досколович Л.Л., Сисакян И.Н., Сойфер В.А., Харитонов С.И.

Статья научная

Рассмотрен метод расчета фокусатора лазерного излучения в отрезок, основанный на дифракционной аппроксимации оператора распространения света, полученной из асимптотического разложения интеграла Кирхгофа в параксиальном приближении. Рассмотрен численный метод дифракционного расчета поля от фокусатора в отрезок. Приведены результаты численного расчета светового поля от фокусаторов пучков круглого сечения с постоянным и гауссовым распределением интенсивности.

Бесплатно

Дифракционные элементы в тепловизионных монофокальных двухдиапазонных объективах: проектирование и технологические аспекты

Грейсух Григорий Исаевич, Левин Илья Анатольевич, Захаров Олег Александрович

Статья научная

На примере разработки двух простых по конструкции двухдиапазонных монофокальных ИК-объективов продемонстрированы подходы к компоновке и расчету их оптических схем в зависимости от того, требуется или не требуется компенсация эффектов воздействия изменения температуры на оптические характеристики этих объективов. Показано, что в случае, когда термокомпенсация не требуется, высокие оптические характеристики могут быть достигнуты у простого триплета, у которого плоская поверхность фронтальной рефракционной линзы несет дифракционную микроструктуру. В случае же пассивной атермализации оптическая схема объектива усложняется и состоит из рефракционных двухлинзовых силового и коррекционного компонентов, в последнем из которых плоская поверхность одной из линз несет дифракционную микроструктуру. Благодаря высокоэффективным дифракционным микроструктурам продольный хроматизм у обоих объективов снижен практически до дифракционного предела, и в совокупности с низким уровнем остаточных монохроматических аберраций при высокой светосиле обеспечивается предельная для используемых в качестве матричных приёмников неохлаждаемых микроболометров разрешающая способность.

Бесплатно

Дифракционный расчет интенсивности светового поля вблизи фокальной линии

Голуб M.A., Досколович Л.Л., Казанский Н.Л., Сисакян И.Н., Сойфер В.А., Харитонов С.И.

Статья научная

Рассматривается дифракционный расчет интенсивности светового поля в фокальной плоскости фокусатора когерентного света с длиной волны X и комплексной амплитудой wo(u, v) в составную фокальную область, состоящую из сегментов гладких кривых. Вычисление поля производится с помощью интеграла Кирхгофа в параксиальном приближении, записанного в системе координат, связанной со слоями на фокусаторе. Приводятся асимптотические разложения для поля. Для случая фокусатора плоского пучка в контур квадрата даются численные расчеты энергетической эффективности.

Бесплатно

Дифракционный расчет фокусаторов в фокальные кривые в рамках электромагнитной теории

Харитонов С.И., Досколович Л.Л., Петрова O.И.

Статья научная

Рассмотрен расчет дифракционных оптических элементов для формирования фокальных кривых в рамках асимптотического подхода. В криволинейных координатах получено простое выражение для функции эйконала. Приведены расчеты поля от фокусаторов в кольцо и отрезок.

Бесплатно

Дифракция Фраунгофера на многоуровневой (квантованной) спиральной фазовой пластинке

Ковалев А.А., Котляр В.В.

Статья научная

Получено аналитическое выражение в виде конечной суммы плоских волн, описывающее параксиальную скалярную дифракцию Фраунгофера ограниченной плоской волны на многоуровневой (квантованной) спиральной фазовой пластинке (СФП). Для нескольких номеров СФП численно получено минимальное количество секторов многоуровневой СФП, при котором среднеквадратичное отклонение картины дифракции Фраунгофера от картины дифракции для непрерывной СФП не превышает 2%.

Бесплатно

Дифракция Френеля и Фраунгофера гауссова пучка с несколькими поляризационными сингулярностями

Ковалв Алексей Андреевич, Котляр Виктор Викторович

Статья научная

В световых полях, наряду с фазовыми сингулярностями, существуют поляризационные сингулярности - изолированные нули интенсивности с радиальной, азимутальной или радиально-азимутальной поляризацией вокруг них. В данной работе исследуются Гауссовы пучки с несколькими произвольно расположенными поляризационными сингулярностями. Получено аналитическое выражение для их комплексной амплитуды. Рассмотрен частный случай, когда поляризационные сингулярности расположены в вершинах правильного многоугольника. Если в таком пучке одна или две поляризационные сингулярности, то это точки с радиальной поляризацией. Если четыре поляризационные сингулярности, то имеются также две точки с азимутальной поляризацией. Показано, что при распространении в пространстве поляризационные сингулярности могут появляться лишь в дискретном наборе плоскостей, в отличие от фазовых сингулярностей, которые имеются в любой поперечной плоскости. В случае двух поляризационных сингулярностей обнаружено преобразование их поляризации с радиальной в начальной плоскости в азимутальную в дальней зоне.

Бесплатно

Дифракция в решёточных оптических фильтрах с угловым селективным светопропусканием

Закируллин Рустам Сабирович

Статья научная

Исследовано влияние дифракции на коэффициент направленного светопропускания решёточных оптических фильтров, предназначенных для смарт-окон. Фильтр имеет угловое селективное светопропускание за счёт двух тонкоплёночных решёток, образованных «непропускающими» (поглощающими, отражающими или рассеивающими) параллельными полосами на поверхностях окна с одинарным или двойным остеклением. Приведены методы расчёта оптимального угла наклона двух решёток фильтра, их взаимного расположения на разных поверхностях окна и ширин полос обеих решёток для минимизации светопропускания в конкретную дату и время суток при заданных значениях широты и долготы здания, азимута ориентации окна. Разработан метод расчёта дифракции на входной и выходной решётках фильтра при сложной траектории движения Солнца относительно окна и соответствующем изменении угла падения солнечных лучей на решётки. Для оценки уменьшения коэффициента светопропускания фильтра из-за влияния дифракции в расчётную формулу введён дополнительный сомножитель. Проведены расчёты геометрических параметров фильтров и дифракции. Значения дифракционного сомножителя составляют 0,9999992 и 0,9999998 для окон с одинарным или двойным остеклением соответственно, т. е. влиянием дифракции на светопропускание решёточного фильтра можно пренебречь.

Бесплатно

Дифракция гауссова пучка на обобщённой линзе

Хонина Светлана Николаевна, Устинов Андрей Владимирович

Статья научная

Проведён анализ дифракции Гауссова пучка на обобщённой параболической линзе с произвольной степенью в параксиальном приближении на основе метода стационарной фазы. Показано, что этот метод в данном случае соответствует локальной аппроксимации произвольной фазовой функции оптического элемента линейным аксиконом с меняющимся углом наклона. Сравнение дифракции на обобщённой линзе Гауссова пучка и ограниченного плоского пучка показало, что подавление осевых осцилляций интенсивности при гауссовой аподизации приводит в общем случае к сокращению продольной протяжённости фокальной области и уширению размера центрального светового пятна.

Бесплатно

Дифракция гауссового пучка на логарифмическом аксиконе: преодоление дифракционного предела

Котляр Виктор Викторович, Ковалв Алексей Андреевич, Стафеев Сергей Сергеевич

Статья научная

Получено явное аналитическое выражение для комплексной амплитуды света, описывающей дифракцию Френеля гауссового пучка на спиральном логарифмическом аксиконе, а также формула для осевой интенсивности света при дифракции гауссового пучка на логарифмическом аксиконе (ЛА). Получена оценочная формула для эффективного радиуса картины дифракции, которая показывает обратную зависимость величины этого радиуса от параметра "силы" ЛА. С помощью моделирования методом FDTD показано, что с помощью ЛА можно преодолеть дифракционный предел: вблизи ЛА диаметр светового пучка по полуспаду интенсивности может составлять пятую часть длины волны.

Бесплатно

Дифракция гауссового пучка на спиральном аксиконе

Котляр В.В., Ковалев А.А., Коджек Д., Гарбини В., Феррари Е.

Статья научная

Получены аналитические соотношения, описывающие дифракцию Френеля и Фраунгофера Гауссового пучка на спиральном аксиконе (СА). Выражения выведены в форме рядов гипергеометрических функций. Выражение для СА переходит в выражение для спиральной фазовой пластинки (СФП), если параметр аксикона принять равным нулю. Функциональность таких оптических элементов проверена как численным моделированием, так и физическими экспериментами с использованием пространственного модулятора света.

Бесплатно

Дифракция излучения на синусоидально модулированной многослойной структуре

Сисакян И.Н., Смолович А.М.

Статья научная

Строится "динамическая" теория дифракции излучения на волнообразной многослойной структуре. Получена система уравнений связанныз волн. В двухволновом случае при выполнении условия синхронизма только для одной из рассеянных волн получено аналитическое выражение для ее амплитуды.

Бесплатно

Дифракция конической волны и гауссового пучка на спиральной фазовой пластинке

Котляр В.В., Ковалев А.А., Хонина С.Н., Скиданов Р.В., Сойфер В.А., Турунен Я.

Статья научная

Получено аналитическое выражение для дифракции в дальней зоне конической волны на спиральной фазовой пластинке (СФП) с произвольным целым порядком сингулярности n . Дифракция конической волны на СФП эквивалентна дифракции плоской волны на винтовом аксиконе. Аналитически произведено сравнение дифракции конической волны и Гауссового пучка на СФП. Показано, что в обоих случаях формируется световое кольцо, и функция интенсивности при малых значениях радиальной переменной ρ растет пропорционально ρ2n, а при больших ρ убывает как n2 ρ-4. Прямой записью электронным лучом на резисте изготовлена 32-уровневая СФП 2-го порядка диаметром 5 мм. С помощью этой СФП пучок гелий-неонового лазера был преобразован в пучок с фазовой сингулярностью и кольцевым распределением интенсивности.

Бесплатно

Дифракция на аксиконе с учётом нескольких внутренних отражений

Устинов Андрей Владимирович, Дегтярев Сергей Александрович, Хонина Светлана Николаевна

Статья научная

В работе рассматривается дифракция лазерного излучения на узком аксиконе в случае, когда угол конуса значительно меньше предельного (при котором наступает полное внутреннее отражение). В этом случае для корректного описания прохождения излучения через аксикон необходимо рассматривать несколько внутренних отражений. Дифракция рассматривается в двух моделях: геометрооптической и на основе решения уравнения Гельмгольца методом конечных элементов. На основе лучевой модели получены аналитические выражения для значений конического угла, определяющих границы формирования действительного и мнимого фокусов. Моделирование с использованием метода конечных элементов подтвердило теоретические результаты.

Бесплатно

Дифракция на квазипериодических одномерных структурах

Харитонов Сергей Иванович

Статья

Бесплатно

Дифракция плоской волны конечного радиуса на спиральной фазовой пластинке

Котляр В.В., Хонина С.Н., Ковалев А.А., Сойфер В.А.

Статья научная

Получены аналитические выражения через гипергеометрическую функцию, описывающие дифракцию Френеля и Фраунгофера плоской волны конечного радиуса на спиральной фазовой пластинке (СФП) любого целого порядка. Экспериментальные картины дифракции, полученные с помощью СФП, изготовленной на резисте прямой записью электронным лучом, находятся в хорошем согласии с расчетными распределениями интенсивности.

Бесплатно

Дифракция плоской волны конечного радиуса на спиральном аксиконе и спиральной фазовой пластинке: сравнение

Котляр В.В., Ковалев А.А., Сойфер В.А., Девис Д.А., Тувей С., Коттрел Д.

Статья научная

Получены аналитические выражения, описывающие дифракцию Фраунгофера плоской волны конечного радиуса на спиральном аксиконе (СА) и спиральной фазовой пластинке (СФП). Решения получены в виде ряда из функций Бесселя для СА и в виде конечной суммы из функций Бесселя для СФП. Причем решение для СА переходит в решение для СФП, если параметр аксикона приравнять к нулю. На численных примерах показано, что добавление «слабого» аксикона к СФП приводит к снижению контраста концентрических колец в картине дифракции.

Бесплатно

Дифракция плоской волны на ограниченной спиральной фазовой пластинке: параксиальная векторная теория

Ковалев А.А., Котляр В.В.

Статья научная

Получены аналитические выражения, описывающие параксиальную векторную дифракцию ограниченной плоской волны на спиральной фазовой пластинке (СФП). Все три компоненты электрического поля представлены в виде конечных сумм функций Бесселя. Показано, что при плюс и минус первом порядке СФП продольная компонента электрического поля не равна нулю на оптической оси. Численно также показано, что в случае параксиальной дифракции продольная составляющая комплексной амплитуды может давать вклад величиной в несколько процентов от поперечной.

Бесплатно

Дифракция плоской электромагнитной волны на градиентном диэлектрическом цилиндре

Котляр В.В., Личманов М.А.

Статья научная

Разработан метод анализа дифракции плоской электромагнитной волны на градиентном диэлектрическом цилиндре, на основе которого рассчитаны картины дифракции на поперечных градиентных цилиндрических линзах: внутренней линзы Лунеберга, обобщенной линзы Лунеберга и линзы Итона-Липмана. На численных примерах показано, что данные линзы, зависимости показателя преломления которых от радиальной координаты получены в рамках геометрической (лучевой) оптики, выполняют функции фокусировки (для линз Лунеберга) и отражения (для линзы Итона-Липмана) даже в том случае, если радиус линзы равен длине волны света.

Бесплатно

1
...
31
32
33
34
35
36
37
...
В конец

Журнал