Статьи журнала - Компьютерная оптика
Все статьи: 2346
Статья научная
Теоретически и экспериментально исследован механизм очистки поверхности диэлектрических подложек в низкотемпературной плазме газового разряда высоковольтного типа (ГРВТ). Показано, что основными факторами, влияющими на чистоту поверхности, являются время облучения, ток разряда, ускоряющее напряжение. Получена универсальная зависимость, связывающая величину изменения поверхностной концентрации загрязнений со скоростью удаления загрязнений и длительностью облучения. Показано хорошее соответствие экспериментальных данных с данной зависимостью. Установлено, что минимальные значения поверхностной концентрации загрязнений достигаются при времени облучения не менее 10 секунд, токе разряда не менее 10 мА, ускоряющем напряжении 2-3 кВ. На реальном примере травления канавок диоксида кремния в плазме ГРВТ в смеси хладона - 14 (CF4) и кислорода (O2) показано влияние чистоты поверхности подложки на геометрические параметры формируемого дифракционного микрорельефа. По результатам исследований разработана методика очистки поверхности диэлектрических подложек в плазме газового разряда высоковольтного типа, отличающиеся низкими себестоимостью и энергоемкостью, позволяющая производить очистку поверхности до уровня 10-9 г/см2.
Бесплатно
Моделирование процесса роста дендритных кристаллических структур
Статья научная
В данной работе представлена математическая модель кристаллизации раствора, основанная на физических процессах. В основу модели положены процессы диффузии и переноса вещества, зависящие от вероятностей кристаллизации и растворения. Они используются для построения дискретной макроскопической модели, объединяющей физическое состояние элементарных ячеек среды в каждый момент времени. Разработаны алгоритмы динамической визуализации процесса кристаллизации. Экспериментально исследовано влияние некоторых параметров раствора на форму растущих кристаллов.
Бесплатно
Моделирование работы «смартлинк соединения»
Статья научная
Математическая модель «смартлинк соединения» дополнена в части моделирования прохождения сигналов по физическим каналам, учтено размытие сигналов, а также несколько видов потерь интенсивности сигналов при их прохождении по световодам. На основании построенной математической модели разработано программное обеспечение, реализующее и моделирующее функции коммутации каналов и самовосстановления соединения. В ходе проведения экспериментов с использованием разработанного программного обеспечения были изучены свойства самовосстановления «смартлинк соединений», а также получены оптимальные характеристики для изготовления многоканальных оптических делителей сигналов.
Бесплатно
Моделирование работы гиперспектрометра, основанного на схеме Оффнера, в рамках геометрической оптики
Статья научная
Рассмотрено сравнительное моделирование гиперспектрометра, основанного на схеме Оффнера с призмами или дифракционной решёткой, в рамках геометрической оптики. Показано, что использование дифракционной решётки вместо призмы приводит к более равномерному разбросу спектральных компонент диспергированного изображения.
Бесплатно
Моделирование работы космического гиперспектрометра, основанного на схеме Оффнера
Статья научная
В статье рассмотрено моделирование гиперспектрометра, основанного на схеме Оффнера с дифракционной решёткой, в рамках геометрооптического подхода. Показано, что при параметрах схемы, характерных для аппаратуры космических аппаратов дистанционного зондирования Земли, геометрические аберрации являются малыми по сравнению с размерами элементов используемых ПЗС-матриц. Получено интегральное уравнение для восстановления спектральных компонент сигнала при наличии перекрытия спектров различных порядков.
Бесплатно
Статья научная
В приближении скалярной теории дифракции разработан метод расчёта функции рассеяния точки гиперспектрометра по схеме Оффнера с дифракционной решёткой. Метод последовательно учитывает ограничения и дифракцию светового пучка на элементах системы гиперспектрометра в соответствии с физикой формирования изображения. В работе рассматривается моделирование функции рассеяния точки гиперспектрометра при различных параметрах пучка и длинах волн. Результаты моделирования проверены с использованием аналитических соотношений, геометрооптического расчёта, а также сравнения с работами других исследователей.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрено решение уравнения переноса излучения в слое рассеивающей среды с френелевскими границами методом сферических гармоник на примере распространения света в прозрачной среде, содержащей наночастицы алюминия. Разработана компьютерная программа, и рассчитаны угловые распределения интенсивности на границах и в центре слоя. Сделан вывод, что френелевские граничные условия приводят к несимметричному угловому распределению интенсивности на границах слоя. Обсуждается использование углового распределения интенсивности на границах слоя среды для решения обратных задач спектроскопии светорассеивающих систем.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрено моделирование распределения освещённости в фокальной плоскости оптической схемы, состоящей из объектива и спектрометра, основанного на схеме Оффнера. Рассчитана освещённость в плоскости регистратора гиперспектрометра в приближении геометрической оптики. В расчётах использованы модели яркости атмосферы, освещённости Земли, спектрального пропускания атмосферы.
Бесплатно
Статья научная
Работа посвящена моделированию дифракции электромагнитного излучения среднего ИК-диапазона на галогенидной антиотражающей решетке. Методом вычислительного эксперимента обнаружен антиотражающий эффект и найдены закономерности его проявления.
Бесплатно
Моделирование распространения короткого двумерного импульса света
Статья научная
Получено аналитическое решение в виде ряда общей краевой задачи для двунаправленного волнового уравнения для светового поля с ТЕ-поляризацией. Для моделирования прохождения двумерных импульсов света в планарном волноводе с «электрическими стенками» применялось разностное решение волнового уравнения. Численное решение совпадало с аналитическим с погрешностью менее 1%. Полученное разностное решение волнового уравнения на порядок точнее, чем разностное решение уравнений Максвелла, полученное FDTD-методом с помощью программы Fullwave при одних и тех же параметрах. Численно показано, что при отражении и прохождении ультракороткого импульса света (около 4 фс) через стеклянную плоскопараллельную пластинку рассчитанные коэффициенты Френеля совпадают с теоретическими с точностью 0,47% (без учёта дисперсии материала). Прошедшие пластину импульсы уширяются больше (в среднем на 3 фс), чем отражённые.
Бесплатно
Моделирование рассеяния электромагнитного поля от техногенных объектов на подстилающих поверхностях
Статья научная
Решается задача моделирования диаграмм рассеяния излучения на объектах, составленных из объёмных тел простой формы. Применяется двухэтапная схема, на первом этапе которой моделируется формирование электромагнитного поля в непосредственной близости от объекта с использованием разностных уравнений Максвелла в 3 измерениях декартовой системы координат. На следующем этапе решается задача определения амплитуды поля в дальней точке. Приводятся примеры моделирования диаграмм рассеяния.
Бесплатно
Моделирование рассуждений при поиске и описании объектов на космоснимках
Статья научная
В статье представлен подход к проблеме контекстного поиска и описания объектов на растровых космоснимках, заключающийся в моделировании рассуждений на основе структурированных прецедентов. В результате обработки изображения строится граф смежности цветовых областей. Объект характеризуется цветом, атрибутами формы отрезков границы и формы объекта в целом. Структурированный прецедент представляется в виде лучевого графа, дуги которого упорядочены в соответствии с положительным обходом границ областей. С помощью алгоритма сопоставления графов в анализируемом изображении выявляются вхождения прецедентов из базы данных системы. При обнаружении вхождения применяется правило прецедентного вывода. Степень принадлежности объекта некоторому классу зависит не только от свойств самого объекта, но и от достоверности окружающих его объектов. Стратегия контекстного поиска содержит этапы рекурсии и итерации. В отличие от нейросетевых технологий, предложенный подход позволяет не только классифицировать изображенные объекты, но и получать их структурированные описания. Кроме того, выдаваемое системой классификационное решение имеет аргументированное обоснование. Результаты эксперимента показывают, что рассуждения на основе структурированных прецедентов позволяют уточнять результаты классификации и повышать достоверность распознавания объектов на космоснимках.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрены усиление и генерация оптических TE-волн, возникающих на решётке, образуемой волной пространственного заряда в плоском волноводе на основе легированного донорами полупроводника (арсенида галлия). Область взаимодействия ограничена контактами с приложенным между ними постоянным электрическим полем, что в режиме подавления ганновской генерации обеспечивает появление малосигнальной периодической неоднородности. Исследованы режимы отражения и прохождения TE-мод с одинаковыми индексами через волноводную структуру в зависимости от фазовой расстройки и уровня накачки. Показано, что даже при сравнительно небольшой глубине модуляции диэлектрической проницаемости (около 10-5) в условиях высокой оптической накачки (при коэффициенте усиления порядка 150 см-1) и соответствующей отстройки от фазового синхронизма существует возможность не только усиления прямой и встречной (отражённой) оптических мод, но и их генерации. Преимуществом предлагаемой схемы по сравнению с гофрированным волноводным лазером является возможность гибкого управления параметрами динамической решётки. Полученные результаты могут быть использованы для создания полупроводниковых лазерных генераторов разностного синхронизированного оптического излучения.
Бесплатно
Статья научная
Моделирование распространения пикосекундного (2,5 пс) и фемтосекундного (17,08 фс) лазерных импульсов через диэлектрический цилиндр с коэффициентом преломления 1,59 и резонансным радиусом показало наличие фокусного пятна, шириной по полуспаду интенсивности 0,22 и 0,235 центральной длины волны соответственно.
Бесплатно
Моделирование резонансной фокусировки пикосекундного импульса диэлектрическим микроцилиндром
Статья научная
С помощью FDTD-метода исследуется временная зависимость параметров фокусного пятна при резонансной фокусировке плоской ТЕ-волны на диэлектрическом микроцилиндре с показателем преломления 1,59. Показано, что по мере прохождения пикосекундного импульса через цилиндр ширина фокуса уменьшается, интенсивность в фокусе растёт, также растёт энергия моды, запасённая внутри цилиндра. После прохождения импульса в цилиндре остаётся вытекающая мода шепчущей галереи, совпадающая с модой круглого проволочного волокна с нулевой константой распространения. С течением времени энергия этой моды вытекает из цилиндра. В стационарном случае, как показало решение уравнения Гельмгольца методом конечных элементов, достигаются наилучшие параметры фокусного пятна для цилиндра с радиусом 2,1749 длины волны: ширина фокуса по полуспаду интенсивности равна 0,226 от длины волны, и максимальная интенсивность в фокусе в 60 раз превосходит интенсивность падающего света.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрена система фазовой синхронизации лазерных пучков, в основе работы которой лежит итерационный алгоритм Гершберга-Сэкстона для восстановления фазовой информации. Проведён анализ алгоритма и показано, что его характерной особенностью является наличие состояний стагнации. Предложен метод редукции размерности задачи, основанный на блоковом принципе. Проведено численное моделирование системы при различных конфигурациях блоков.
Бесплатно
Моделирование состояния эндотелиальных клеток по их фотоизображению
Статья научная
Рассматриваются алгоритмы обработки изображений эндотелиальных клеток и вопросы моделирования процесса их роста для прогнозирования течения заболеваний.
Бесплатно
Статья научная
В рамках теории Адена - Керкера для концентрических структур ядро-оболочка проведено моделирование оптических свойств композитов прозрачная матрица-наночастицы металлов, покрытых оксидной оболочкой. На примере композитов пентаэритрит тетранитрат - наночастицы Al (Al2O3) показано, что показатели поглощения и рассеяния, коэффициенты коллимированного пропускания, полного отражения и пропускания определяются толщиной образца, радиусом наночастиц, их массовой долей и массовой долей оксида в наночастицах. Предложен способ определения данных параметров при сравнении рассчитанных спектральных зависимостей коэффициентов пропускания и отражения с экспериментальными данными. Наименьшая величина ошибки возникает при определении радиуса наночастицы (порядка 2 - 3 %), а массовая доля наночастиц и массовая доля оксида являются более слабыми параметрами (с точностью определения до 25 %).
Бесплатно
Моделирование трехмерного устройства нанофотоники для ввода излучения в планарный волновод
Статья научная
С помощью программы FullWAVE (www.rsoftdesign.com), в которой реализован разностный FDTD-метод решения уравнений Максвелла, промоделировано трехмерное устройство нанофотоники, состоящее из субволновой дифракционной решетки, широкого и узкого планарных волноводов и фотонно-кристаллической линзы Микаэляна, расположенных в тонкой пленке кремния на подложке из трех периодов зеркала Брегга, каждый период которого состоит из слоя кремния и плавленного кварца. Устройство предназначено для ввода лазерного пучка с фокусным пятном 3x4,6 мкм2 с длиной волны 1,55 мкм в узкий планарный волновод шириной 500 нм, что приводит к "сжатию" площади сечения входного пучка в 125 раз. Моделирование показало, что эффективность устройства равна 32% от энергии сфокусированного на решетку линейно поляризованного эллиптического гауссова пучка и 52%, если решетку осветить участком плоской волны. Для сравнения, если вводить свет в это же устройство, но без решетки, а фокусируя свет на торец кремниевой пленки широкого волновода, то эффективность будет равна только 8%.
Бесплатно
