Статьи журнала - Компьютерная оптика
Все статьи: 2346
Моделирование движения биологических микрообъектов в световых пучках
Статья научная
Разработан метод расчета сил и моментов сил, действующих на биологические микрообъекты в световых пучках с заданным амплитудно-фазовым распределением. Рассмотрены эксперименты по оптическому захвату клеток дрожжей, и проведено сравнение сил, рассчитанных по экспериментальным данным с силами, полученными в модели. Показано качественное соотношение данных моделирования и натурного эксперимента.
Бесплатно
Статья научная
Предложен математический аппарат, проведены исследования изображения в плоскости регистратора гиперспектрометра по схеме Оффнера, определены условные допуски на положение элементов спектрометра. Результат моделирования совместного действия погрешностей показал, что вероятность удачной сборки гиперспектрометра с соблюдением требований по качеству изображения будет не меньше 0,9.
Бесплатно
Моделирование дробового шума цветных подводных изображений
Статья научная
В работе рассматриваются методы имитации цветных подводных изображений на основе натуральных надводных. Имитация подводных изображений широко используется для разработки и тестирования методов улучшения подводных изображений. Большая группа существующих методов использует одну и ту же детерминированную модель преобразования изображения, игнорирующую наличие на изображениях шума. В работе демонстрируется, что это существенно сказывается на общем качестве имитации подводных изображений. Теоретически и численным моделированием показывается, что точность отношения сигнал/шум подводных изображений, имитированных с использованием детерминированного преобразования, падает с увеличением расстояния до объекта съемки. Для решения этой проблемы в работе предлагается новая модель преобразования изображения, которая учитывает наличие шума на изображении и при этом совместима со всеми методами моделирования из рассматриваемой группы. В работе приводятся результаты моделирования с использованием существующей и предложенной моделей, показывающие, что на больших расстояниях новые результаты лучше согласуются с реальными данными.
Бесплатно
Статья научная
Исследована коррекция хроматизма в оптических системах с линзами, выполненными из материалов, допускающих прецизионное прессование. Показаны преимущества такого подхода.
Бесплатно
Статья научная
Предложена модель объектива-суперахромата, состоящая из бесконечно тонких корректора хроматизма и силовой положительной линзы. С использованием этой модели исследовано влияние материалов линз корректора на максимальную по модулю оптическую силу его рефракционных линз. Исследование охватывало свыше тысячи наименований марок стекла и оптических пластмасс, что позволило достоверно оценить возможности рефракционного и рефракционно-дифракционного корректора хроматизма и прогнозировать целесообразность использования корректора того или иного типа.
Бесплатно
Моделирование и расчет голограммного комбинера виртуального дисплея
Статья научная
Представлены пути и приёмы моделирования и расчёта голограммного комбинера виртуального дисплея, позволяющие, с одной стороны, обеспечить высокую и не зависящую от полевого угла дифракционную эффективность голограммы Денисюка, а с другой - в максимальной степени реализовать преимущества, открывающиеся благодаря замене на голограммный комбинер многослойного диэлектрического зеркала.
Бесплатно
Моделирование информационной структуры параллельной обработки изображений
Статья научная
Предложен подход к формированию моделей, описывающих информационную структуру параллельных программ обработки изображений. В качестве основы формальной модели параллельной обработки изображений выбрана теория взаимодействующих последовательных процессов, которая позволяет формировать иерархическое описание информационной структуры алгоритма, необходимое при построении эффективного отображения технологий обработки изображений на архитектуру распределенных систем.
Бесплатно
Статья научная
Статья посвящена поиску биологически мотивированного механизма когнитивного феномена нарушения классической формулы полной вероятности для дизъюнкции несовместных событий, относимого рядом исследователей к категории квантово-подобных. Показан классический механизм, не требующий обращения к квантовой механике ни по физической сути, ни на уровне формализма и реализуемый 6 f - схемой голографии Фурье резонансной архитектуры. Рассмотрение проведено в рамках задачи принятия решения как оценки альтернатив на примере некооперативной игры «Дилемма заключенного». Подход к проблеме основан на поиске механизма формирования условной оценки при условии, противоречащем правилу монотонной логики принятия решения. Показано, что эта оценка, в отличие от безусловной и условной при непротиворечащем условии, формируется логикой с исключением. Кольцевая архитектура голографической схемы соответствует биологически обоснованной нейросетевой концепции кольца возбуждения и реализует когнитивный диссонанс на логике с исключением. Аналитически определены условия и границы диапазона нарушения классической формулы полной вероятности в зависимости от радиуса корреляции эталонного образа, записанного на голограмме, хранящей правило вывода монотонной логики. Аналитическая модель подтверждена количественным совпадением результатов численного моделирования с опубликованными результатами натурных экспериментов.
Бесплатно
Моделирование методом голографии Фурье ментальных особенностей лица, принимающего решение
Статья научная
Рассмотрена задача моделирования методом голографии Фурье индивидуальных ментальных особенностей лица, принимающего решение. Решение понимается как выбор из альтернатив. Задача рассмотрена для моделируемой некооперативной игрой «Дилемма заключенного» ситуации противоречия текущих условий ранее усвоенному правилу логики принятия решения. Подход основан на тезисе о коррелированности ментальных особенностей со свойствами материального носителя интеллекта, в качестве которого взята 6 f -схема голографии Фурье кольцевой архитектуры. Схема рассмотрена как трехслойная нейросеть, соответствующая нейрофизиологической концепции «кольца возбуждения» А.М. Иваницкого и порождающая логику с исключением. Дана аналитическая оценка зависимости границы нарушения классической формулы полной вероятности для дизъюнкции несовместных событий от радиуса корреляции эталонного образа и характеристик низкочастотных фильтров на голограммах, хранящих правила принятия решения и исключения из него. Аналитические результаты подтверждены результатами численного моделирования.
Бесплатно
Моделирование микрометалинзы с высокой числовой апертурой и разным числом секторов
Статья научная
Численно с помощью разностного решения уравнений Максвелла показано, что бинарная микролинза с единичной числовой апертурой в тонкой плёнке аморфного кремния, состоящая из субволновых дифракционных решёток, работающих как полуволновые пластинки, фокусирует вблизи своей поверхности падающий на неё лазерный пучок с линейной поляризацией и плоским волновым фронтом почти с одинаковым качеством при числе дифракционных решёток, поворачивающих плоскость поляризации, от 3 до 16. При этом размеры субволнового фокусного пятна по полуспаду интенсивности по декартовым осям равны 0,435 на 0,457 длины волны для 16 секторных дифракционных решеток и 0,428 на 0,460 длины волны для 4 секторных дифракционных решёток.
Бесплатно
Моделирование оптической обработки изображений с использованием вихревого пространственного фильтра
Статья научная
Вихревой пространственный фазовый фильтр использован для выполнения радиального преобразования Гильберта, которое в отличие от обычно используемых в обработке изображений двумерных преобразований Гильберта является изотропным. Показано существенное увеличение контраста при использовании вихревого фильтра, в том числе по сравнению с фильтром высоких частот. Также при небольшой модификации центральной части рассматриваемого фильтра возможно формирование псевдорельефных изображений для визуального выделения протяжённых объектов различных направлений. Аналогичный фильтр использован для построения спираллограмм - интерференцион-ных картин фазовых объектов, учитывающих направление изменения фазовой функции. Показана эффективность применения вихревого фильтра для анализа прозрачных объектов, имеющих включения с различной оптической плотностью.
Бесплатно
Статья научная
С помощью моделирования на основе радиального разностного метода решения уравнений Максвела, ранее адаптированого авторами для радиальной поляризации, показано, что при освещении стеклянного конического микроаксикона с радиусом основания 7 мкм и высотой 6 мкм кольцевой лазерной R-TEM01 модой с радиальной поляризацией и длиной волны lambda=1 мкм в непосредственной близости от вершины конуса на расстоянии 20 нм формируется острый фокус, поперечный диаметр которого по полуспаду интенсивности равен 0,30*lambda, а продольный (осевой) размер фокуса по полуспаду интенсивности равен 0,12*lambda. При этом площадь фокусного пятна по полуспаду интенсивности равна 0,071*lambda2. Для сравнения отметим, что полученное фокусное пятно имеет диаметр в 1,7 раз меньший, чем диаметр минимального дифракционного пятна Эйри (0,51*lambda), а площадь в 2,87 раз меньше, чем площадь пятна Эйри (0,204*lambda2).
Бесплатно
Статья научная
В работе описан математический аппарат, позволяющий моделировать отражение электромагнитной волны от дифракционных решёток, нанесённых на произвольную поверхность. Для решения поставленной задачи использован аналог метода Кирхгофа. В качестве примера рассмотрено отражение от сферической поверхности с дифракционной решёткой. Для моделирования таких систем разработана программа и проведено численное исследование. Рассмотрена возможность обобщения полученных результатов для произвольных дифракционных оптических элементов.
Бесплатно
Статья научная
Предложен новый вариант металинзы - поляризационная микролинза, которая фокусирует линейно поляризованный лазерный свет в субволновое круглое пятно. Поляризационная микролинза состоит из набора субволновых бинарных дифракционных решёток, которыми, как паркетом, выложены кольца зонной пластинки Френеля. Скачок фазы на π, который должна вносить в световое поле зонная пластинка при переходе от зоны к зоне, выполняется в поляризационной микролинзе с помощью двух решёток, примыкающих к границе зоны и формирующих вектора поляризации прошедшего излучения, направленные в противоположенные стороны. Чтобы уменьшить глубину рельефа поляризационной микролинзы, следует использовать материал с высоким показателем преломления. Для аморфного кремния глубина рельефа поляризационной микролинзы может быть от 50 нм до 120 нм. При этом на расстоянии от поляризационной микролинзы в диапазоне от 200 нм до 1300 нм формируется круглое фокусное пятно с диаметром меньше дифракционного предела: минимальное фокусное пятно имеет диаметр 0,372 от длины волны.
Бесплатно
Моделирование последовательности рельефов по опорным изображениям местности
Статья научная
В работе рассматривается методика формировании последовательности рельефов по заданным опорным изображениям местности с использованием критерия, основанного на вычислении показателя сопряжённости векторов - образов текущих рельефов с подпространством, образованным векторами - образами опорных рельефов. Приводится пример реализации методики.
Бесплатно
Статья научная
Волновое уравнение размерности (2+1) для ТЕ-поляризации с учётом частотной дисперсии материала записано в форме, в которой вторая производная по времени внесена под знак интеграла свёртки, описывающего электрическую индукцию. Предложен алгоритм решения такого уравнения с помощью явной разностной схемы. Решение волнового уравнения, описывающее распространение ультракороткого импульса длительностью 3,36 фс (в спектральном интервале 274-806 нм) внутри планарного волновода из кварцевого стекла на центральной длине волны 532 нм, отличается в среднем от решения этого уравнения без учёта дисперсии на 3% и от решения уравнений Максвелла, полученного FDTD-методом в программе FullWAVE, на 6%. Детальный анализ полученного решения для фемтосекундного импульса с резким начальным фронтом позволил обнаружить предвестники, которые приходят в точку наблюдения раньше основного импульса и по интенсивности в 100 раз меньше его. Причём рассчитанное время задержки предвестника Зоммерфельда отличается от теоретического на 20%, а предвестника Бриллюэна - на 3%.
Бесплатно
Статья научная
В данной работе проведён сравнительный теоретический анализ и численное моделирование действия различных типов решёток в дальней зоне дифракции на основе преобразования Фурье. Более детально рассмотрен пространственный спектр (картины дифракции в дальней зоне или в фокальной плоскости) бинарных амплитудных решёток, в том числе с учётом вариаций фил-фактора. При анализе характеристик экспериментально созданных резонансных решёток на основе галогенидных перовскитов рассмотрено влияние типа освещающего пучка на формирование первых трёх дифракционных порядков.
Бесплатно
Статья
Бесплатно
Моделирование прохождения света в массивах металлических наностержней
Статья научная
Рассматривается распространение поляризованного света в периодических массивах металлических наностержней в диэлектрической пластине. Пропускание и отражение структуры с массивами стержней, рассчитанные в точной электромагнитной теории, сравниваются с результатами моделирования пластины с эффективной диэлектрической проницаемостью, полученной с применением нелокальной теории усреднения.
Бесплатно
Моделирование процесса интерференции ПЭВ и объемного излучения
Статья научная
В рамках импедансного приближения рассмотрена задача об интерференции поверхностной электромагнитной волны (ПЭВ) и объемного излучения, возникающего при возбуждении ПЭВ. В классе спецфункций получено решение параболического уравнения для поля над поверхностью металла при возбуждении ПЭВ. Распространение излучения, сорвавшегося с металла, рассчитывалось через дифракционный интеграл Киргофа-Гюйгенса. На некотором расстоянии от металла в плоскости, перпендикулярной плоскости металла, рассчитанное поле образует интерференционную картину. Расстояние между экстремумами интерференции соответствует получаемому в рамках геометрической оптики при двухлучевой интерференции сорвавшейся с края металла ПЭВ и объемного луча, образовавшегося на элементе возбуждения ПЭВ. При этом между двумя лучами есть разность фаз, которая определяется выходной апертурой элемента возбуждения ПЭВ, параметрами металла и длиной металлической поверхности. Предложенный расчет параметров интерференционной картины позволяет определить действительную часть диэлектрической проницаемости металла. Данный метод использован для обработки экспериментальных результатов по интерференции объемного излучения и ПЭВ, прошедшей по золотой пленке, напыленной на стеклянную подложку. Определение действительной части диэлектрической проницаемости металла из интерференционных измерений и мнимой части диэлектрической проницаемости из измерений длины пробега ПЭВ позволяет получить информацию о поверхности металла.
Бесплатно
