Статьи журнала - Компьютерная оптика
Все статьи: 2346
Исследование механизмов формирования низкотемпературной плазмы газовым разрядом высоковольтного типа
Статья научная
Описан механизм образования газового разряда высоковольтного типа, приведены экспериментальные зависимости, характеризующие параметры разряда при различных условиях его существования.
Бесплатно
Статья научная
В работе исследуется немарковская динамика системы, состоящей из двух взаимодействующих кубитов. На основе идей стохастического исчисления выведено и обобщено на немарковский случай нелинейное стохастическое уравнение Шрёдингера. Стохастическое уравнение решается путём прямого компьютерного моделирования. На основе решения строятся различные динамические характеристики рассматриваемой системы.
Бесплатно
Исследование оптических систем управления передачей высоких энергий
Статья научная
Определена область применений фокусаторов лазерного излучения в технологических операциях обработки материалов. Предложен метод изменения интенсивности излучения и параметров энергетического воздействия на основе применения динамических фокусаторов излучения (подвижных элементов компьютерной оптики) в соответствии с требованиями технологии термообработки. Проведены расчеты изменения размеров и формы фокального пятна, перераспределения профиля интенсивности излучения, изменения фокусного расстояния динамическими фокусаторами излучения. Экспериментальные исследования по определению пространственных характеристик излучения выполнены с использованием изготовленных в лаборатории дифракционной оптики ИСОИ РАН отражающих элементов компьютерной оптики.
Бесплатно
Статья научная
Получено аналитическое выражение для расчёта нормированного орбитального углового момента (ОУМ) для суперпозиции смещённых с оптической оси пучков Бесселя с одинаковым топологическим зарядом. Это выражение позволяет формировать бездифракционные пучки с разным распределением интенсивности, но с одинаковым ОУМ. Показано также, что комплексное смещение пучка Бесселя приводит к изменению распределения интенсивности в сечении пучка и изменению его ОУМ. Суперпозиция двух и более пучков Бесселя с комплексным смещением может не менять ОУМ, хотя распределение интенсивности будет меняться. Эксперимент хорошо согласуется с теорией.
Бесплатно
Исследование особенностей многопучковой лазерной термохимической записи дифракционных микроструктур
Статья научная
Представлено теоретическое и экспериментальное исследование лазерной термохимической записи дифракционных структур в многопучковом многопроходном режиме. Получены дифракционные структуры на плёнке хрома с периодом 1,6 мкм при делении записывающего пучка решёткой Даммана на 5 пучков. Для повышения точности записи облучение плёнки проводилось за 5 проходов. Предложена методика расчёта температурных полей и распределения толщины окисла в плёнке при многопучковом воздействии. Проведённые расчёты выявили, что, несмотря на взаимное влияние температурных полей от отдельных источников, разрешающая способность записи оказывается достаточно высокой для получения структур микронного масштаба. Показано, что использование многопроходного режима облучения приводит к увеличению контраста и точности записываемых треков при сохранении высокого разрешения.
Бесплатно
Статья научная
Теоретически и экспериментально исследованы особенности трибометрического взаимодействия двух диэлектрических подложек с одинаковыми свойствами поверхности при экспресс-контроле степени их чистоты. Показано, что выполнение равенства коэффициента трения скольжения коэффициенту трения покоя определяет поверхность как технологически чистую. Экспериментально доказано, что трибометрическое взаимодействие подложек не приводит к механическому повреждению исследуемой поверхности. Предложено дополнить устройство дифракционной решеткой, формирующей световые импульсы, по параметрам которых (длительность импульсов светового потока; среднее значение суммы трёх импульсов, степень их отклонения от эталонных значений) происходит оценка степени загрязнения поверхности подложек. Показано, что применение дифракционной решетки с периодом T=63 мкм и шириной щели b=20 мкм позволяет увеличить разрешающую способность трибометрического устройства в 16 раз.
Бесплатно
Статья научная
В данной работе исследуется пространственное распределение интенсивности мод Лагерра-супергаусса (1,0), а также супергауссова пучка с радиальной и круговой поляризацией в зависимости от изменения высоты дифракционного аксикона. Высота рельефа оптического элемента менялась от четверти до трех длин волн. Моделирование методом конечных разностей во временной области показало, что изменение высоты дифракционного аксикона существенным образом влияет на дифракционную картину в ближней зоне аксикона. Наименьший размер фокального пятна для супергауссова пучка был получен для радиальной поляризации при высоте, равной двум длинам волн. Минимальный размер фокального пятна для моды Лагерра-супергаусса (1,0) получен для круговой «-» поляризации при высоте элемента, равной четверти длины волны.
Бесплатно
Статья научная
Проведено исследование острой фокусировки пучков с радиальной и азимутальной поляризациями, сформированных разработанной ранее оптической системой, основанной на суммировании двух пучков с круговой поляризацией. Исследование проводилось методами ближнепольной микроскопии. Проведённые эксперименты показали различия распределений интенсивности в фокальной области для разных типов неоднородно-поляризованных пучков и в целом согласуются с результатами проведённого численного моделирования.
Бесплатно
Исследование переотражения излучения в элементах поверхности
Статья научная
Разработана математическая модель, описывающая формирование пространственновременных характеристик отраженного лазерного сигнала на участках с дефектами поверхностного слоя в зависимости от вида повреждений. Введены безразмерные параметры процесса измерений при выявлении поверхностных повреждений, позволяющие установить энергетическое соответствие зондирующих сигналов геометрическим параметрам поверхностных дефектов и однозначно установить характер повреждений. Доказана необходимость сканирования поверхности при двух различных углах падения излучения.
Бесплатно
Статья научная
При исследованиях, связанных с изучением движения дробового снопа в пространстве и оценкой его параметров, целесообразно иметь имитационную модель сигнала оптического датчика при пересечении светового экрана дробовым снопом. Для создания такой модели необходимо получить зависимость между параметром масштаба в распределении Рэлея и размахом по времени дробового снопа (или длительностью процесса пересечения дробовым снопом светового экрана). Выполнены исследования плотности распределения размаха дробового снопа по времени, построены графики плотности распределения размаха для ситуаций, приближенных к реальным. Установлена линейная зависимость математического ожидания плотности распределения размаха от параметра масштаба в распределении Рэлея. Получено упрощенное выражение для расчета математического ожидания размаха дробового снопа по времени. Статистическое моделирование подтвердило возможность практического использования предложенных формул в том числе при большом количестве дробин (до 1000). Исследована зависимость математического ожидания размаха от количества дробин, проведена её аппроксимация различными функциями, выполнена оценка погрешностей аппроксимации. Проведенное исследование позволяет создавать имитационную модель сигнала оптического датчика при пересечении дробовым снопом светового экрана на основании эмпирических данных о длительности реального сигнала (при этом желательно иметь усредненную информацию по нескольким выстрелам).
Бесплатно
Исследование поведения слоя ЖФПК во время рельефообразования
Статья научная
Приводятся экспериментальные данные поведения слоя жидкой фотополимеризующейся композиции (ЖФПК) во время рельефообразования. Экспонирование слоя ведется периодично-модулированным световым полем, соответствующим зонированным элементам компьютерной оптики. Показывается, что слой ЖФПК может увеличиваться по толщине во время рельефообразования и увеличение по толщине происходит только в случае подавления ингибиторов специальными добавками.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается вопрос об исследовании сходимости разностной схемы для однонаправленного уравнения Гельмгольца. Основное внимание уделено экспериментальному исследованию скорости сходимости сеточного решения в равномерной и среднеквадратической нормах для линейного, а также нелинейного варианта уравнения Гельмгольца, учитывающего эффект «самовоздействия». Расчёты проводились на суперкомпьютере «Сергей Королёв» с использованием специально разработанных параллельных алгоритмов.
Бесплатно
Исследование подхода «обнаружение объектов» в задаче фрагментации горных пород на открытых карьерах
Статья научная
В горнодобывающих работах на открытых карьерах активно используются взрывные технологии. При этом появляется задача оценки качества взрывных работ, которая определяется размерами фрагментов горной породы, полученных в результате взрывов. В связи с этим возникает задача оценки числа фрагментов горной породы и их размеров (задача фрагментации). В настоящее время популярны подходы к решению таких задач на основе систем компьютерного зрения с использованием нейронных сетей семантической или экземплярной сегментации. При этом оказывается, что для их работы требуется существенное привлечение компьютерных ресурсов. В связи с этим использование альтернатив - алгоритмов быстрого обнаружения объектов на цифровых изображениях взорванной породы является актуальным. В статье изучены особенности использования нейронных сетей глубокого обучения с архитектурой YOLO, которая, как ожидалось, будет иметь более высокую скорость обработки видеоинформации. На основе проведённого исследования обоснован выбор в качестве базовой архитектуры использовать YOLOv7x. Для обучения нейронных сетей выбранной архитектуры был использован размеченный авторами набор данных, составленный из цифровых фотографий фрагментов горной породы, образовавшихся в результате взрыва в открытом карьере. Полученные результаты позволили обосновать выбор в качестве метрики оценки качества взрывных работ геометрические размеры описанного прямоугольника вокруг выделенного на изображении фрагмента породы.
Бесплатно
Статья научная
В работе рассматривается преобразование однородно-поляризованного Бесселева пучка в кристалле исландского шпата в непараксиальном режиме. Численно и экспериментально исследуются поляризационные преобразования, происходящие в кристалле. Показано, что эти преобразования обеспечивают взаимодействие обыкновенного и необыкновенного пучков, которое становится существенным лишь в непараксиальном режиме.
Бесплатно
Статья научная
Проведены теоретические и экспериментальные исследования распределения компонент электрического поля в фокальной плоскости при вращении пластинки с фазовым скачком величиной p, помещённой в фокусируемый пучок. На основе сравнения теоретических и экспериментальных результатов проведён анализ поляризационной чувствительности различных апертурных металлизированных зондов. Показано, что с ростом диаметра открытой части заострённого конца зонда происходит существенное перераспределение чувствительности в пользу поперечных компонент электрического поля и рост коэффициента передачи сигнала через зонд.
Бесплатно
Статья научная
Моды лазерного излучения - пучки, амплитудно-фазовые распределения, в поперечном сечении которых описываются собственными функциями оператора распространения света в волноводной среде. Двумерный характер сечения реальных волноводов допускает существование пучков, амплитудно-фазовое распределение в поперечном сечении которых описывается суперпозицией нескольких мод, обладающих одинаковым значением постоянной распространения. Такие пучки ранее были названы «бездисперсионными» [1] из-за их способности распространяться с нулевой межмодовой дисперсией, подобно отдельным модам. Распространение такого пучка в волноводе происходит без возникновения уширения импульса, вызываемого межмодовой дисперсией. Такие пучки могут найти интересные практические применения, например, для построения высокоэффективных линий оптической связи. Отметим, что пучки такого вида сохраняют амплитудно-фазовую структуру при распространении в среде, подобно отдельным модам. Произвол выбора коэффициентов при разных модах в пучке дает дополнительную степень свободы при построении итерационной процедуры расчета дифракционных оптических элементов - формирователей таких пучков. Данная статья содержит результаты натурного исследования бездисперсионных пучков, формируемых дифракционнооптическими элементами, в частности, результаты измерения поперечно-модового состава бездисперсионных пучков с помощью специальных модовых корреляционных фильтров, реализованных как амплитудные голограммы.
Бесплатно
Исследование приведенного компетентного алгоритма над множеством алгоритмов вычисления свертки
Статья научная
В работе исследуются операция приведения и операция построения приведенного компетентного алгоритма над множеством известных алгоритмов постоянной сложности. В качестве известных алгоритмов опорного множества используются алгоритм прямого вычисления свертки и наиболее известные алгоритмы на основе быстрых дискретных ортогональных преобразований (с декомпозицией Кули-Тьюки и Гуда-Томаса, алгоритм Рейдера для коротких длин). Показано, что совместное их использование, которое дает приведенный компетентный алгоритм, позволяет снизить вычислительную сложность формируемого алгоритма вычисления свертки даже по отношению к наилучшим алгоритмам опорного множества.
Бесплатно
Исследование применения аксиконов в высокоапертурной фокусирующей системе
Статья научная
Рассмотрено применение аксиконов в высокоапертурных фокусирующих системах с различной поляризацией с целью увеличения протяженности и уменьшения поперечного размера фокального пятна. В отличие от кольцевого диафрагмирования, обычно используемого для этой цели, дополнение высокоапертурной линзы аксиконом является энергетически более выгодным. При уменьшении размера центрального светового пятна по полуспаду интенсивности (FWHM) с 0,51 до 0,36 для радиальной поляризации выигрыш пропорционален площади блокируемой части линзы. Для линейной поляризации, которую имеют большинство лазеров, показана возможность формирования линзаконом светового пятна, сплющенного по одному направлению до 0,32. В работе также показана эффективность применения вихревых аксиконов в задаче формирования протяженных компактных распределений для круговой и азимутальной поляризаций.
Бесплатно
Статья научная
Проведенные в работе исследования показывают, что применение технологии дескрипторов особых точек в чистом виде к задаче сравнения и поиска чертежей является неэффективным. Выявлено, что основной причиной этому служит наличие в чертежах большого количества идентичных элементов (рамки, основная надпись, выносные линии, элементы шрифтов и др.). Для решения данной проблемы предложено использование метода tf-idf (term frequency-inverse document frequency), широко известного в технологии обработки естественного языка. В исследовании вместо векторов слов, применяемых в оригинальной методике tf-idf, использовались дескрипторы особых точек изображений, вычисленных по алгоритмам ORB и BRISK. В результате исследования получены следующие выводы: 1) показана высокая эффективность предлагаемого подхода для поиска копии изображения-запроса в базе данных. Так, для всех изображений, предложенных для поиска и имеющих свои полные аналоги в базе данных, было выявлено наличие копий. 2) Количество выявленных изображений, являющихся модификациями изображения-запроса, разнится и зависит от алгоритма нахождения особых точек и дескрипторов. Так, при использовании ORB максимальное количество выявленных модифицированных аналогов составило 60 %, при использовании BRISK - 80 % от всех аналогов изображения, находящихся в базе данных. 3) Предлагаемый подход показывает ограниченную эффективность для нахождения изображений, которые можно отнести к тому же классу, что и изображение-запрос (например, чертеж экскаватора, бульдозера, автомобильного крана). Здесь максимальное количество ложных определений достигло 60 %.
Бесплатно
Статья научная
В работе проведено исследование применимости сверточной нейронной сети U-Net к задаче сегментации изображений авиационной техники. Метод нейросетевой сегментации изображений основан на реализации Сarvana c архитектурой типа U-Net, для распознавания ориентации использована нейросеть, построенная в открытой нейросетевой библиотеке Keras на основе предобученной нейронной сети VGG16. Рассмотренный подход позволяет осуществлять сегментацию изображений. Результаты проведенных экспериментов показали возможность достаточно точного (0,94 - 0,96) выделения объекта интереса. Полученные бинарные маски позволяют визуально судить о классе самолета, имеющегося на изображении.
Бесплатно
