Статьи журнала - Компьютерная оптика
Все статьи: 2609
Использование инфраструктуры облачных вычислений для моделирования сложных нанофотонных структур
Статья научная
Рассмотрены проблемы эффективного использования возможностей современных высокопроизводительных средств для решения задач дифракционной нанофотоники. Расчётный метод нанофотоники (метод Фурье-мод - RCWA) адаптирован к применению технологии облачных вычислений MapReduce. Для этого проведён анализ потоков данных в методе RCWA. Операции этого метода, требующие интенсивных вычислений, преобразованы в операции, требующие интенсивного обмена данными. Генерируемые массивы данных структурированы в соответствии с требованиями технологии MapReduce. Использование для расчётов инфраструктуры облачных вычислений позволяет эффективным образом решать проблемы масштабируемости и отказоустойчивости расчётных приложений. Это, в свою очередь, позволит ускорить исследования оптических наноструктур сложной формы.
Бесплатно
Статья научная
На круговой лазерной записывающей системе (Circle Laser Writing System - CLWS) были исследованы новые стеклянные пластинки прямой лазерной записи изображения (Direct Laser Write glass photoplates - DLW glass) для изготовления полутоновых фотошаблонов дифракционных оптических элементов (ДОЭ). Были подмечены некоторые особенности записи на этих пластинках, проявившиеся при записи асимметричных ДОЭ. Высокое разрешение и качество записи полутонов было получено, используя особые свойства DLW glass пластинок. Приведены параметры и фрагменты полутоновых фотошаблонов бифокальной линзы и растра микролинз, синтезированных на CLWS.
Бесплатно
Статья научная
В работе предложен и численно исследован интегратор комплексной огибающей оптического сигнала на основе фотонно-кристаллического резонатора. Показано, что массив фотонно-кристаллических резонаторов позволяет выполнять интегрирование более высоких порядков. Рассмотрены особенности использования фотонно-кристаллического резонатора в качестве полностью оптического интегратора, в частности, влияние свободной спектральной зоны на точность интегрирования оптического сигнала. Продемонстрировано влияние значений коэффициентов связности резонаторов в массиве на точность интегрирования. Рассчитан компактный интегратор на основе фотонно-кристаллического волновода, который позволяет с высокой точностью интегрировать оптические импульсы субпикосекундной длительности.
Бесплатно
Статья
Бесплатно
Использование метаматериалов для управления скоростью распространения света в оптических структурах
Статья научная
В статье в геометрическом приближении показана одна из возможностей уменьшения скорости света в оптической волнонаправляющей структуре в направлении её оси за счёт использования метаматериалов в качестве элементов оптической структуры. Проводится исследование особенности распространения света в плоской модели оптической линии с оболочкой из материала с отрицательным показателем преломления. Показано, что за счёт введения метаматериала в структуре меняется характер распространения световых волн таким образом, что возможно существенное уменьшение скорости распространения света вдоль оси структуры вплоть до его остановки и изменения направления распространения света в противоположную сторону. Получены соотношения для расчёта времени прохождения луча в зависимости от геометрических и оптических параметров структуры, получены соотношения для расчёта критических параметров, условия «остановки» света.
Бесплатно
Статья научная
В данной работе показана возможность детектирования дробных топологических зарядов с помощью метаповерхности в ближней и в дальней зонах. Рассмотрена возможность детектирования топологических зарядов при различных длинах волн. Оценка длины волны света и топологических зарядов возможна за счет смещения светового пятна вдоль различных осей: при изменении длины волны света световое пятно в плоскости наблюдения смещается вдоль оси X, при изменении дробной части топологических зарядов – вдоль оси Y. При этом метаповерхность остается работоспособна в диапазоне длин волн от 0,56 до 0,7 мкм.
Бесплатно
Статья научная
Методом функции размытия точки изучено качество обращения волнового фронта четырёхволновым преобразователем излучения на тепловой нелинейности. Представлены результаты анализа зависимости ширины модуля функции размытия точки (ФРТ) от угла между волнами накачки, толщины нелинейного слоя, схемы четырёхволнового взаимодействия, частотного сдвига волн накачки и их пространственной структуры.
Бесплатно
Использование многомодового волокна для повышения скорости передачи информации
Статья научная
Рассмотрены возможности использования пространственного разделения каналов в многомодовом волокне. При передаче информации в многомодовом режиме возникает большое число ошибок, обусловленных модовой дисперсией, межмодовой интерференцией и другими источниками. Показано, что передача по волокну вместо изображения, соответствующего исходному цифровому массиву, его голограммы, позволяет использовать специфическое свойство голографии – делимости голограммы и обеспечить восстановление исходного изображения по сильно искаженной голограмме или ее фрагменту. Виртуальным оптическим объектом, для которого строится голограмма, является точечный источник на черном фоне, а информация закладывается в координаты источника излучения. Результатом кодирования является простейшая голограмма – зонная пластинка Френеля, координаты центра которой несут кодируемую информацию. В приемнике целью декодирования является не восстановление яркости каждой точки переданной голограммы, а вычисление координат центра зон Френеля. Именно это обусловливает высокую устойчивость данного метода ко всем видам искажений. Приведено описание моделирования, результаты которого показывают, что при переходе от одномодового режима использования оптоволокна как цифрового канала связи к режиму многомодовой передачи изображений с числом мод N = 4096 возможно повышение скорости передачи в 128 раз при модовой дисперсии, искажающей до 20 % принимаемого изображения.
Бесплатно
Статья научная
На основе пространственно-временной численной модели распространения лазерного пучка в условиях самовоздействия было проведено сравнение производительности различных технологий параллельных вычислений: CUDA, OpenCL, GLSL, OpenMP. Показано, что реализация расчётной схемы, основанной на методе расщепления и разложении по модам Гаусса-Лагерра, даёт наивысший прирост производительности на основе использования технологии программирования GLSL, реализованной на видеоускорителе ATI Radeon HD4890 от AMD, что в 3 раза превышает по скорости расчёты этой же задачи на базе технологии CUDA на видеоускорителе NVidia.
Бесплатно
Статья научная
Мы исследуем динамику возбуждения резонанса Фано в рамках классической модели двух линейных связанных осцилляторов. Получено точное решение для модели при затухающем гармоническом воздействии. Показана динамика роста профиля Фано под действием гармонического возбуждения. При воздействии сверхширокополосного импульса отклик системы становится универсальным и совпадает с функцией отклика. Результаты показывают, что полную характеристику системы можно получить двумя альтернативными способами: прямо измеряя отклик системы на монохроматическое поле при сканировании частоты либо регистрируя отклик на действие s-импульса. В качестве конкретного примера рассчитано зависящее от времени возбуждение резонанса в системе, состоящей из квантовой точки и металлической наночастицы. Затем показано применение расширенной модели затухающих осцилляторов с радиационной поправкой, описывающей формирование резонанса Фано в рассеянии фемтосекундного лазерного импульса на наноантенне.
Бесплатно
Статья научная
Данные дистанционного зондирования являются современным инструментом оперативного получения сведений о возможных чрезвычайных ситуациях природного характера. В статье рассматриваются возможности использования гиперспектральных данных космического аппарата «Ресурс-П» №1 для оценки состояния ледового покрова на Волге и озёрах Самарской области, а также для мониторинга экологического состояния рек и водоёмов в весенний период.
Бесплатно
Статья научная
Показывается, что зависимость коэффициента отражения R от времени релаксации τ может быть использована для изменения R при изменении τ путем нагрева полупроводниковой плазмы. Отмечается возможность управления излучением миллимитрового и субмиллимитрового диапазонов путем нагрева носителей электрическим полем. Приводятся экспериментальные данные, подтверждающие такую возможность.
Бесплатно
Статья научная
Предложен и численно исследован способ двукратного повышения чувствительности оптического резонансного датчика. В качестве иллюстрации предложенного подхода рассчитан датчик на основе одного и двух связанных фотонно-кристаллических резонаторов. Продемонстрировано соответствие между аналитическим и численным подходами к моделированию. Исследованы допуски погрешностей изготовления предложенного устройства на основе связанных фотонно-кристаллических резонаторов. Показаны причины, которые приводят к тому, что погрешности изготовления уменьшают добротность резонансной системы, состоящей из двух резонаторов. Рассмотрены возможности компенсации погрешностей изготовления предложенного устройства.
Бесплатно
Использование спектрального вторичного контейнера в методе защиты видео с помощью фазовых ЦВЗ
Статья научная
В работе предложен новый метод защиты видео с помощью фазовых цифровых водяных знаков, отличающийся от ранее описанного метода использованием вторичного контейнера (дискретного спектра Фурье), обеспечивающего дополнительную защищенность видеоконтента. Защитная информация (бинарный QR-код) встраивается в дискретный спектр цифровых водяных знаков, который затем переводится в пространство в виде полутонового изображения, визуально напоминающего шум, которое затем встраивается в фазы синусоид, развивающихся во времени. В данной работе приведены эксперименты, анализирующие зависимость точности процедуры извлечения цифровых водяных знаков от объема встраиваемой информации, от качества. Также рассматривается возможность расположения QR-кода в разных областях дискретного спектра. Приведено экспериментальное доказательство работоспособности метода, а также его стойкости к сжатию с помощью кодека H.264. В заключение сравнивается эффективность использования предложенного метода в сравнении с исходным методом фазовых цифровых водяных знаков.
Бесплатно
Использование средств машинной графики при проектировании элементов компьютерной оптики
Статья научная
Показана эффективность использования средств машинной графики на различных этапах синтеза элементов компьютерной оптики ОКО). Приведены примеры визуализации функций пропускания различных ЭКО на этапе их проектирования. Демонстрируется возможность определения при помощи средств машинной графики формы фокальной кривой и дифракционных характеристик моделируемого ЭКО.
Бесплатно
Использование стандартных программных пакетов для обработки экспериментальных данных
Статья научная
Описывается применение стандартных программных пакетов VisiCalc, MultiPlan для обработки результатов экспериментов. Использование программных пакетов, работающих с крупноформатными электронными таблицами, намного облегчает разработку программ для обработки экспериментальных данных и позволяет работать даже неподготовленному пользователю. Описываются подпрограммы на языках APPLESOFT BASIC и Pascal/MT+ для записи и считывания данных в форматах, с которыми работают VisiCalc и MultiPlan.
Бесплатно
Использование структурированной подсветки в системах технического зрения
Статья научная
В работе предложено использовать структурированную подсветку для детектирования наличия железнодорожного состава на контролируемом пути и фиксации межвагонных промежутков в системах технического зрения (СТЗ) на железной дороге. Этот подход позволяет отказаться от специальных датчиков или дополнительного оборудования для указанного контроля и, совместно с другими решениями комплексной технологии взаимоувязанного проектирования всех компонентов СТЗ, позволяет повысить допустимую скорость прохождения железнодорожных составов через пункты контроля, существенно улучшить результаты и степень достоверности распознавания номеров вагонов и контейнеров, даёт возможность значительно приблизить видеокамеры к железнодорожным путям, одновременно контролировать все пути железнодорожной станции в условиях минимального расстояния между ними.
Бесплатно
Статья научная
Продемонстрирована способность оптических резонаторов общего вида выполнять дифференцирование временных оптических сигналов по времени. Получены аналитические зависимости характеристик таких резонаторов на основе временной теории связанных мод. Рассчитан компактный дифференцирующий нанорезонатор на основе гребенчатых фотоннокристаллических волноводов.
Бесплатно
Использование эффекта НТО для управления пространственным распределением излучения
Статья научная
Исследована возможность управления коэффициентом отражения границы раздела сред при ее нагреве сторонним излучением. Получены аналитические выражения для температуры границы при мгновенном и стационарном нагреве. Для стационарного нагрева приведено выражение для обратного преобразования, показывающее возможность обеспечения практически любого пространственного распределения коэффициента отражения. Расчеты иллюстрируются результатами численных экспериментов.
Бесплатно
Исправление перспективных искажений с помощью зеркала
Статья научная
Работа посвящена устранению перспективных искажений, появляющихся на изображении из-за расположения камеры под углом к объекту наблюдения. В работе предлагается исправлять возникающие перспективные искажения с помощью зеркала особой формы. Получено дифференциальное уравнение для поверхности зеркала, обладающего требуемыми свойствами, уравнение решено численно. Свойство зеркала устранять перспективные искажения проверено моделированием рассматриваемой оптической системы методом трассировки лучей.
Бесплатно
