Статьи журнала - Компьютерная оптика
Все статьи: 2346
Статья научная
Рассмотрена возможность формирования близкорасположенных сингулярных линий с помощью субволновых деталей диэлектрического микрорельефа. На основе численного моделирования показано, что картины дифракции для выступа и канавки субволнового размера (0,2l) кардинально различаются: выступ демонстрирует фокусирующие свойства, а канавка действует как препятствие. Использование в микрорельефе определённых сочетаний фазовых ступенек, соответствующих сдвигу фазы на p, позволяет достичь субволновой локализации излучения (FWHM=0,36l). Дальнейшее сужение расстояния между сингулярными линиями приводит к уходу энергии из центральной области в боковые лепестки. Моделирование выполнено с помощью программного пакета Comsol, в котором численно решаются стационарные уравнения Максвелла методом конечных элементов.
Бесплатно
Исследование голографических оптических элементов, фокусирующих в двумерную прямоугольную область
Статья научная
Рассмотрен метод расчета голографического оптического элемента, фокусирующего в прямоугольную область. В вычислительном эксперименте установлено, что синтезированный голографический элемент обеспечивает фокусировку в прямоугольник с размерами в несколько дифракционных пятен с энергетической эффективностью порядка 30% и низким среднеквадратичным отклонением интенсивности от постоянной величины.
Бесплатно
Исследование динамики кубита во внешнем поле лазера
Статья научная
В работе исследуется динамика кубита во внешнем лазерном поле в случае немарковского окружения, описываемого процессом Орнштейна-Уленбека. Для квантовой системы построено нелинейное немарковское стохастическое уравнение Шрёдингера, для которого гарантируется положительная определенность и сохранение нормировки матрицы плотности. Путём численного решения уравнения изучаются вероятности обнаружить систему в возбуждённом состоянии и влияние параметров немарковского шума на эту вероятность.
Бесплатно
Статья научная
В работе рассматривается модель широкоапертурного полупроводникового вертикально излучающего лазера на основе полной системы уравнений Максвелла-Блоха в двумерном приближении на круглой и квадратной апертурах. Приводятся результаты анализа и моделирования динамики лазерного излучения в ближней и дальней зонах в зависимости от отстройки частоты, которую в случае полупроводниковых лазеров можно представить как функцию температуры. Результаты численного моделирования сравниваются с экспериментальными данными и теоретическими прогнозами.
Бесплатно
Статья научная
В работе рассматривается получение семейств ортогональных базисов из состояний развития клеточного автомата. Предлагается методика сравнения соответствующих ортогональных преобразований относительно искажений, проявляющихся в результате потерь информации на восстанавливаемых элементах данных.
Бесплатно
Исследование дисперсионных характеристик оптических стекол
Статья научная
Рассмотрены дисперсионные характеристики оптических стекол. Предложен подход к исследованию дисперсионных характеристик оптических стекол, требующий измерения показателя преломления только на трех длинах волн, что упрощает процесс измерений по сравнению с применением широко распространенной дисперсионной формулы Селлмейера. Предложена аппроксимирующая функция для показателя преломления оптических стекол, рассчитана погрешность аппроксимации для различных марок стекла, предложен способ коррекции погрешности аппроксимации. Проведены измерения показателя преломления образцов оптических стекол на 3 длинах волн He-Ne и Ar-Cr лазеров, рассчитаны значения показателя преломления для спектральных линий, необходимые для определения дисперсионных характеристик. Значение погрешности расчета показателя преломления при этом не превысило ±1×10-5, что доказывает перспективу применения предложенной аппроксимирующей функции для исследования дисперсионных характеристик оптических стекол.
Бесплатно
Исследование дифракционной решётки на выпуклой поверхности как диспергирующего элемента
Статья научная
Исследуется диспергирующий элемент в виде дифракционной решётки на выпуклой зеркальной поверхности. Измерен профиль штриха изготовленной решётки, и проведено моделирование распределения энергии света по дифракционным порядкам в зависимости от длины волны для видимого диапазона длин волн. Разработана и изготовлена оптомеханика для необходимых юстировок элементов спектрального прибора. Проведена юстировка оптической схемы, и получены изображения точки для трёх длин волн монохроматического излучения. Распределения энергии света по дифракционным порядкам и координаты максимумов согласуются с результатами моделирования.
Бесплатно
Исследование дифракционных характеристик аксикона методом вычислительного эксперимента
Статья научная
В результате рассмотрения влияния дифракции на распределение интенсивности в окресности каустики ближней зоны дифракции конического аксикона показано, что метод стационарной фазы может быть использован лишь для ее качественного анализа.
Бесплатно
Исследование дифракционных характеристик фокусатора в кольцо методом вычислительного эксперимента
Статья научная
Разработан численный метод дифракционного расчета поля вдоль сложной линии фокусировки на основе предложенной агрегированной математической модели фокусировки лазерного излучения элементами компьютерной оптики. Метод позволяет получить решение задачи дифракции на фокусаторе с учетом дискретизации и квантования фазовой функции в виде суперпозиции множества базовых аналитических решений задачи дифракции на круглом отверстии или щели. На основе разработанных алгоритмических и программных средств вычислительного эксперимента исследована энергетическая эффективность фокусаторов плоского, гауссова и сходящегося сферического пучков в кольцо как доля энергии, фокусируемая в фокальную линию дифракционной ширины. Построены графики распределения интенсивности света в фокальной плоскости указанных фокусаторов для различного числа уровней квантования фазы. Установлен характер снижения энергетической эффективности в зависимости от числа уровней квантования фазы фокусатора.
Бесплатно
Статья научная
Задача одновременной реконструкции сцены и позиционирования камеры (Simultaneous Localization and Mapping - SLAM) с использованием монокулярной системы наблюдения - одна из наиболее известных и сложных, затрагивающая целый ряд научных направлений: робототехнику, компьютерное зрение и виртуальную реальность. Настоящая работа направлена на решение проблемы SLAM в рамках мобильного устройства, оснащённого, наряду с монокулярным оптическим сенсором (камерой), также инерционными датчиками (гироскоп и акселерометр) и цифровым компасом. Последние позволяют получать дополнительную оценку положения и ориентации мобильного устройства. Цель работы - оценить потенциальную пригодность и эффективность использования дополнительной информации, предоставляемой указанными датчиками мобильного устройства типа смартфона, с точки зрения точности получаемого решения и/или снижения временных затрат на его получение. Экспериментальная часть исследования, включающая как модельные, так и натурные эксперименты, позволила определить требования к допустимым погрешностям, вносимым датчиками мобильного устройства. Для конкретной модели мобильного устройства показано, что электронный компас удовлетворяет этим требованиям, в то время как погрешности инерционных датчиков, используемых для определения перемещений, оказываются неприемлемо большими.
Бесплатно
Исследование излучения атома водорода под действием импульса титан-сапфирового лазера
Статья научная
Мы представляем результаты численного моделирования динамики заселенностей в атоме водорода под действием импульса титан-сапфирового лазера. Исследуется возможность формирования волновых пакетов, включающих состояния с высокими значениями орбитального и магнитного квантовых чисел, под действием лазерного поля, вследствие многократных переходов между состояниями дискретного и непрерывного спектра. Ионизационные потери учитываются на основе реалистичной модели континуума. Показана частичная локализация электронной плотности по радиальной и угловой переменной. На основе прямого решения уравнения Шредингера рассчитываются спектральные характеристики излучения атома во время лазерного возбуждения для оценки ридберговских волновых пакетов в качестве источников генерации в терагерцевом диапазоне.
Бесплатно
Исследование изображающего спектрометра на основе дифракционной линзы
Статья научная
Рассмотрена возможность использования дифракционной линзы как простейшего изображающего спектрометра. Проведено экспериментальное построение спектрального изображения для белого, красного и зелёного светодиодов на основе последовательности изображений, полученных при сканировании вдоль оптической оси. При обработке изображений учитывалось влияние как рассеянных компонент исходной точки изображения, так и рассеянных компонент соседних точек. Осуществлено сравнение полученных спектральных распределений с интегральными спектрами этих светодиодов. Получены значения ошибок от 8 до 13 %.
Бесплатно
Исследование когерентных свойств лазерного излучения методами голографии и спекл-интерферометрии
Статья научная
Разработан метод контроля когерентных свойств излучения непосредственно во время работы лазеров в составе голографических и интерферометрических схем, приборов и устройств. Мониторинг данных параметров осуществляется с использованием специальных тест-объектов либо голографическим способом, либо при помощи метода электронной фазомодулированной спекл-интерферометрии [ESPI].
Бесплатно
Статья научная
Исследованы магнитооптические свойства намагниченной диэлектрической структуры, состоящей из дифракционной решётки и однородного слоя. Структура намагничена в плоскости, вектор намагниченности направлен перпендикулярно штрихам решётки. Моделирование в рамках электромагнитной теории показывает, что структура обладает магнитооптическими эффектами, заключающимися в резонансном изменении коэффициентов пропускания и отражения при изменении намагниченности. Указанные эффекты обнаружены для обоих типов поляризации падающей волны (ТЕ и ТМ). Проведен расчёт дисперсионных кривых мод структуры, основанный на вычислении полюсов матрицы рассеяния. На основе анализа дисперсионных кривых показано, что спектральные положения магнитооптических резонансов совпадают с условиями возбуждения собственных мод структуры. Исследовано изменение вида дисперсионных кривых структуры, происходящее при намагничивании материала. Проведено исследование структуры мод и условий их возбуждения. Предложена классификация магнитооптических резонансов, основанная на их связи с конфигурацией (четностью и нечетностью) возбуждаемых мод структуры.
Бесплатно
Исследование метода разреженных представлений для подавления эффекта ложного оконтуривания
Статья научная
В статье предложен алгоритм решения задачи подавления эффекта ложного оконтуривания на изображениях на основе метода разреженных представлений. Предложенный метод включает в себя в качестве одного из этапов повышение резкости изображений методом деконволюции Винера-Ханта. Алгоритм подавления эффекта ложного оконтуривания построен на основе результатов анализа взаимной согласованности сигналов и разреженности представлений при работе с эффектом ложного оконтуривания в методе разреженных представлений. Проведен также анализ взаимной согласованности сигналов и разреженности представлений для размытых изображений и изображений с белым гауссовским шумом.
Бесплатно
Статья
Бесплатно
Статья научная
В данной работе проводятся анализ и исследование работоспособности ряда алгоритмов, предназначенных для обнаружения антропогенных изменений на земной поверхности путём анализа последовательности космических снимков одной территории, сделанных в разное время. Наибольшее внимание уделено алгоритму на основе метода главных компонент, алгоритму Wallflower на основе фильтра Винера, а также алгоритму Ли на основе выделения прямолинейных сегментов. Приведены результаты исследований данных алгоритмов на реальных последовательностях космических снимков высокого разрешения, сделаны выводы об их практической применимости. Также предложены модификации рассмотренных алгоритмов, призванные уменьшить число ошибок и повысить качество результатов их работы.
Бесплатно
Статья научная
В работе исследуется эффективность двух методов отбора информативных признаков, основанных на масках Лавса: упорядочение признаков в соответствии с критерием дискриминантного анализа и t-критерием Стьюдента, а также перебор всех пар и троек признаков. Экспериментально показано, что вероятность ошибочной классификации для признаков, основанных на стандартном отклонении, не превышает вероятность ошибочной классификации для признаков, основанных на средней энергии.
Бесплатно
Статья научная
В данной работе проведено исследование на основе метода FDTD поляризационных преобразований, осуществляемых рефракционным биконическим аксиконом. Данный элемент имеет две рабочие конические поверхности, при взаимодействии с которыми осуществляется преобразование оптического пучка с круговой поляризацией в азимутально поляризованный пучок. На внутренней поверхности элемента происходит преобразование поляризации за счет отражения и преломления лучей под углом Брюстера, а внешняя поверхность обеспечивает коллимацию преобразованного пучка. В качестве критериев успешного поляризационного преобразования рассмотрены распределения компонент вектора электрического поля на различных расстояниях от оптического элемента. На основе численного моделирования показана работоспособность предложенного подхода для биконического аксикона, выполненного из стекла с показателем преломления n = 1,4958, и Гауссова пучка с круговой поляризацией с длиной волны λ = 1,5 мкм. Показано сохранение работоспособности предложенного элемента при изменении показателя преломления материала элемента и изменении длины волны падающего излучения в достаточно широких диапазонах (1,5 ≤ n ≤ 1,7; 1 мкм ≤ λ ≤ 1,5 мкм).
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается система жидкий алюминий - кремний, облучаемая ионно-электронным потоком, сформированным газовым разрядом высоковольтного типа (ГРВТ) с энергией частиц до 6 кэВ. Теоретически показана возможность существования потока пустот атомного размера («вакансий») в объеме жидкой фазы алюминия (маски) при облучении его поверхности отрицательно заряженными частицами ГРВТ с энергией до 6 кэВ. Приведены результаты экспериментальных исследований, хорошо согласующиеся с эффектом увлечения атомов кремния потоком «вакансий». Показана возможность формирования каталитической маски для создания микрорельефа дифракционных оптических элементов (ДОЭ). Средствами литографии обычный фотошаблон ДОЭ превращается в каталитическую маску на основе жидкого алюминия. Показана возможность дозированной загонки атомов полупроводника в расплав маскирующего материала путем изменения режимов облучения структуры алюминий-кремний (Al-Si) непосредственно во время проведения технологического процесса. Последующее удаление насыщенного полупроводником слоя каталитической маски приводит к образованию дифракционного микрорельефа.
Бесплатно
