Статьи журнала - Компьютерная оптика
Все статьи: 2511
Некоторые типы гипергеометрических лазерных пучков для оптического микроманипулирования
Статья научная
Получены явные аналитические выражения, описывающие параксиальные световые пучки, являющиеся частными случаями гипергеометрических (HyG) лазерных пучков [J.Opt.Soc.Am.A, v.25, p.262-270 (2008)]. К ним относятся модифицированные квадратичные Бессель-Гаусс (mQBG) пучки, полые гауссовые оптические вихри (HGOV), модифицированные элегантные Лагерра-Гаусса пучки (meLG) и гамма-гипергеометрические (γHyG) пучки. По технологии электронной микролитографии синтезирован бинарный дифракционный оптический элемент, приближенно формирующий HyG пучки. Теория и эксперимент находятся в удовлетворительном соответствии. Экспериментально показана возможность вращения диэлектрических микрочастиц в световом кольце HyG пучка.
Бесплатно
Нелинейная модуляция импульсов и пучков СВЧ радиоволн
Статья научная
Показана возможность управляемой модуляции СВЧ радиоволн в результате отражения волн от поверхности полупроводника n-типа с периодически меняющейся температурой носителей. Рассматривается нагрев носителей внешним электрическим полем и обсуждаются случаи модуляции амплитуды и поляризации волн, проходящих через пластинку полупроводника. Отмечена роль внешнего магнитного поля в формировании поляризационной структуры излучения.
Бесплатно
Нелинейная фильтрация контуров изображений, заданных в комплекснозначном коде
Статья научная
Рассмотрены особенности организации нелинейной фильтрации контуров изображений, заданных в виде последовательности комплексных чисел. Исследовано влияние линейных преобразований масштабирования и поворота контура на результат фильтрации. Исследовано изменение спектра контура при прохождении через нелинейные фильтры.
Бесплатно
Нелинейная фильтрация с адаптацией к локальным свойствам изображения
Статья научная
Предлагаются различные подходы к построению цифровых нелинейных фильтров, использующих локальные свойства изображения. Рассматриваются структуры нелинейных фильтров с регулированием веса нелинейной составляющей и параметрической адаптацией. Эффективность предложенных способов фильтрации демонстрируется на примерах подавления аддитивного Гауссового и импульсного шумов.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается нелинейная эволюция частотно-модулированных импульсов в одномодовом оптическом волокне, описываемом нелинейным уравнением Шредингера. Показывается неудовлетворительная точность автомодельного гауссовского подхода к такой задаче в закритических режимах. Сравнивается эволюция частотно-модулированных импульсов с гауссовской, секанс-гиперболической и параболической огибающими, выделены колебательные и апериодические режимы эволюции. Анализируется влияние линейной частотной модуляции на взаимодействие коротких импульсов в оптическом волокне. Показывается, что "встречная" ЛЧМ соседних импульсов при определенных условиях замедляет скорость их взаимодействия друг с другом и позволяет существенно увеличить дальность их различимой передачи по оптическому волокну.
Бесплатно
Нелинейная эволюция импульсов различной формы в волоконном световоде
Статья научная
На основе численного решения нелинейного уравнения Шредингера, описывающего распространение локализованного волнового поля большой интенсивности в световоде с кубической характеристикой поляризации, исследована эволюция комплексной огибающей семейства одиночных и парных импульсов в форме усеченных эллиптических косинусов cn (t,к) с различными значениями 0
Бесплатно
Нелинейно-волновые явления в канале молнии
Статья научная
Рассматриваются дисперсионные и нелинейные эффекты в канале молниевого разряда, определяющие возвратный удар. Получены нелинейные волновые уравнения, описывающие распространение импульсов тока и напряжения по каналу молнии. Показано, что нелинейными процессами обусловлены такие эффекты, как зависимость формы импульса возвратного удара от полярности, появление осцилляций в импульсе и другие. При учете нелинейности проявляется ряд качественно новых явлений, в частности, самофокусировка и самосжатие волновых пакетов в канале молнии. Периодической модуляцией параметров канала молнии с высотой вследствие нелинейных эффектов объясняются также четочные молнии.
Бесплатно
Нелинейное взаимодействие солитонных импульсов в многомодовом оптическом волокне
Статья научная
Рассматривается взаимодействие солитонных импульсов, возбужденных в разных модах, на основе численного решения системы нелинейных уравнений шредингеровского типа, описывающей эволюцию коротких импульсов в многомодовом оптическом волокне. Показывается, что одновременно возбужденные в различных модах солитоны распадаются каждый на два импульса, распространияющихся в своей моде с различной групповой скоростью. В случае, когда солитон в более быстрой моде обгоняет солитон в медленной моде, взаимодействие между ними не искажает импульсов.
Бесплатно
Нелинейное отражение от полупроводников в дальнем ИК и эксперименты по модуляции излучения
Статья научная
Проанализировано нелинейное отражение излучения с длиной волны порядка 300 мкм-5 мм от поверхности полупроводника. На основе аналитического и численного рассмотрения установлены основные особенности генерации гармоник в этом диапазоне, в частности имеющие место вблизи плазменного резонанса немонотонное увеличение их интенсивности от интенсивности падающего излучения.
Бесплатно
Нелинейное уравнение Шредингера в трех пространственных измерениях
Статья научная
Найдены в аналитической форме гладкие решения нелинейного уравнения Шредингера в виде уединенных волн для случая трех пространственных измерений. Рассмотрено явление оптической самофокусировки. Ключевые слова: нелинейное уравнение Шредингера, линейное однородное уравнение первого порядка, полный интеграл, уравнения характеристик, уединенные волны, оптическая самофокусировка.
Бесплатно
Нелинейное усиление оптических сигналов в периодически неоднородном двухмодовом световоде
Статья научная
Рассматривается возможность создания нелинейного оптического усилителя на основе перекачки энергии между модами в одной сердцевине световода. Анализируется система уравнений, описывающая нелинейное взаимодействие в периодически неоднородном световоде при условии фазовой синхронизации. Приводится аналитическое решение этой системы, доведенное до квадратур. Демонстрируются численные результаты поиска параметров, оптимизирующих усиление сигнальной моды. Отмечается возможность осуществления амплитудной модуляции выходного сигнала. Проводятся оценки реальных параметров усилителя для кварцевого световода.
Бесплатно
Статья
Бесплатно
Статья научная
В работе рассматривается планарный киральный метаматериал оптического диапазона, материальные параметры (диэлектрическая и магнитная проницаемости, а также параметр киральности) которого зависят от частоты и одной пространственной координаты. Математическая модель указанной метаструктуры базируется на известных дисперсионных моделях диэлектрической и магнитной проницаемостей, а также параметра киральности. Рассмотрена задача о падении плоской линейно поляризованной оптической волны на планарный слой из кирального метаматериала. Разработана методика расчета коэффициентов отражения оптической волны от рассматриваемой неоднородной киральной структуры, которая базируется на использовании метода дифференциальной прогонки. При построении математической модели был произведен учет кросс-поляризации поля оптической волны, заключающийся в возникновении ортогональных компонент при взаимодействии поля с киральным метаматериалом. Решение задачи было сведено к матричному дифференциальному уравнению относительно неизвестных коэффициентов отражения основной и кросс-поляризованной компонент оптического поля. Рассмотрены киральные метаматериалы с линейным и параболическим профилями неоднородности. По результатам численного расчета коэффициентов отражения основной и кросс-поляризованной компонент поля было доказано, что неоднородность материальных параметров приводит к значительному снижению уровня отражения кросс-поляризованной компоненты оптической волны. Показано, что использование неоднородных киральных слоев позволяет также понизить уровень отражения основной компоненты оптического поля.
Бесплатно
Непараксиальная векторная дифракция гауссового пучка на спиральной фазовой пластинке
Статья научная
Получены аналитические выражения, описывающие непараксиальную векторную дифракцию гауссового пучка на спиральной фазовой пластинке (СФП). Численно показано, что полученная комплексная амплитуда может заметно (в нашем случае 14%) отличаться от амплитуды, полученной в параксиальном приближении. Численно также показано, что продольная составляющая комплексной амплитуды может давать вклад величиной в несколько процентов от поперечной.
Бесплатно
Статья научная
Исследована непараксиальная дифракция гауссовых оптических вихрей с начальной радиальной поляризацией. Получены явные аналитические выражения для радиальной, азимутальной и продольной компонент вектора напряженности электрического поля. Моделирование показало, что непараксиальные формулы намного точнее при удалении от оптической оси, чем параксиальные. Дифракционное фокусное пятно по полуспаду интенсивности при фокусировке гауссового вихревого поля с топологическим единичным зарядом и радиальной начальной поляризацией получается меньше, чем значение, предсказываемое скалярной теорией.
Бесплатно
Непараксиальное распространение гауссовых пучков под углом к оси анизотропного кристалла
Статья научная
В работе аналитически и численно исследуется распространение лазерных пучков в анизотропных кристаллах как вдоль, так и под углом к оси кристалла. Для одноосного кристалла с использованием метода стационарной фазы получены аналитические выражения, показывающие зависимость астигматического искажения от поляризации падающего пучка. Также показано, что при распространении лазерного пучка под углом к оси кристалла проявляется эффект двулучепреломления, который может исчезать при соответствии плоскости наклона пучка и плоскости линейной поляризации. Для гауссовых пучков получено выражение, связывающее параметры пучка и кристалла, при котором обеспечивается визуальное разделение обыкновенного и необыкновенного лучей.
Бесплатно
Непараксиальные вихревые лазерные пучки Ханкеля первого и второго типов
Статья научная
Рассмотрены новые решения непараксиального уравнения Гельмгольца в цилиндрических координатах, которые интерпретированы как непараксиальные скалярные вихревые пучки Ханкеля 1-го, 2-го и 3-го типов. Пучок Ханкеля 1-го типа низшего порядка (нулевого) совпадает со сферической волной. Они получаются друг из друга с помощью дифференцирования. Расходимость пучка Ханкеля второго типа меньше расходимости пучка первого типа.
Бесплатно
Непараксиальные гипергеометрические моды
Статья научная
Получено явное аналитическое выражение, описывающее точное решение уравнения Гельмгольца в цилиндрических координатах в виде произведения двух функций Куммера. Это решение представлено в виде суммы двух слагаемых, которые описывают непараксиальные гипергеометрические световые пучки, распространяющиеся вдоль оптической оси в прямом и обратном направлениях. При удалении от начальной плоскости на расстояние много большее длины волны полученное выражение для непараксиального гипергеометрического пучка совпадает с выражением для параксиальной гипергеометрической моды.
Бесплатно
Статья научная
Предлагается непараметрический алгоритм автоматической классификации статистических данных большого объёма. Основу алгоритма составляет процедура оптимальной дискретизации области значений случайной величины. Под классом понимается компактная группа наблюдений случайной величины, соответствующих одномодальному фрагменту плотности вероятности. Рассматриваемый алгоритм автоматической классификации основан на «сжатии» исходной информации на основе декомпозиции многомерного пространства признаков. В результате статистическая выборка большого объёма преобразуется в массив данных, составленный из центров многомерных интервалов дискретизации и соответствующих им частот принадлежности случайных величин. Для обоснования процедуры оптимальной дискретизации используются результаты исследования асимптотических свойств регрессионной оценки плотности вероятности ядерного типа. Из условия минимума среднеквадратического отклонения регрессионной оценки плотности вероятности определяются оптимальные количества интервалов дискретизации области значений одномерной и двухмерной случайных величин. Полученные результаты обобщаются на дискретизацию области значений многомерной случайной величины. Формула оптимальной дискретизации содержит составляющую, которая характеризуется нелинейным функционалом от плотности вероятности. Устанавливается аналитическая зависимость обнаруженной составляющей от коэффициента контрэксцесса одномерной случайной величины. Для независимых компонент многомерной случайной величины определяется методика расчёта оценок оптимального количества интервалов дискретизации случайных величин и их длин. На этой основе разрабатывается непараметрический алгоритм автоматической классификации, который основан на последовательной процедуре проверки близости центров многомерных интервалов дискретизации и соотношений между частотами принадлежности случайных величин из исходной выборки этим интервалам. Для дополнительного повышения вычислительной эффективности предлагаемого алгоритма автоматической классификации используется многопоточный метод его программной реализации. Практическая значимость разработанных алгоритмов подтверждается результатами их применения при обработке данных дистанционного зондирования.
Бесплатно
