Статьи журнала - Компьютерная оптика
Все статьи: 2346
Перепутывание кубитов при наличии атомной когерентности
Статья научная
В настоящей работе рассмотрено влияние диполь-дипольного взаимодействия и начальной когерентности на динамику перепутывания двух кубитов, один из которых находится в идеальном резонаторе и взаимодействует с модой квантового электромагнитного поля, а второй свободно перемещается вне резонатора. Показана возможность исчезновения эффекта мгновенной смерти перепутывания и стабилизации атомного перепутывания при наличии дипольного взаимодействия кубитов.
Бесплатно
Перестройка устойчивых состояний спиральных вихревых пучков
Статья научная
Используя асимптотический подход и эксперимент, подкрепленный компьютерным моделированием, мы проанализировали процессы восстановления структурной устойчивости и переходы в новые устойчивые состояния спиральных вихревых пучков, подверженных возмущениям фигурными апертурами. На примере тетрагонального пучка мы рассмотрели три сценария возмущения: 1) асимметричное возмущение, когда непрозрачный экран перекрывает каустику только с одной стороны квадрата, 2) симметричное возмущение, когда фигурная апертура перекрывает весь пучок за исключением узкой области каустики и 3) симметричное возмущение, когда фигурная апертура экранирует только узкую область каустики, не затрагивая остальной пучок. В то же время асимптотический расчет проводился для всех типов многоугольных пучков. Было показано, что если фигурная апертура не разрушает область каустики спирального пучка, то он способен восстановить свою прежнюю форму в дальней зоне дифракции. Если же возмущение даже локально разрушает часть каустики, то возмущенный пучок переходит в новое устойчивое состояние через цепочки рождения и уничтожения оптических вихрей (дислокационные реакции).
Бесплатно
Статья научная
Рассматриваются возможности использования ЭВМ "Электроника-60" или "Электроника-80" в минимальной конфигурации без внешних запоминающих устройств для построения систем сбора информации и управления процессами. Обсуждаются два варианта построения программного обеспечения: с использованием интерпретатора, хранящегося в ППЗУ и позволяющего строить диалоговые системы с гибкой перестройкой программы, и создание жестких программ на языке Паскаль, предназначенных для записи в ППЗУ. Первый подход предназначен в основном для компактных персональных измерительно-управляющих комплексов, а второй - для создания контроллеров процессов, например терморегуляторов и т. п., на базе процессоров "Электроника-60".
Бесплатно
Персональные компьютеры в автоматизации научных исследований
Статья научная
Рассматриваются типы персональных компьютеров, их программное обеспечение, приводятся результаты сравнения производительности персональных компьютеров и распространенных мини- и микрокомпьютеров на программах, работающих с целыми числами и числами с плавающей точкой. Проводится оценка возможности применения всех классов персональных компьютеров в автоматизации научных исследований и основные направления их использования для задач сбора данных и обработки результатов.
Бесплатно
Персональные компьютеры и магистрально-модульные системы
Статья научная
Обсуждаются вопросы применения распространенных персональных компьютеров (ПК) в автоматизации научных исследований. Приводятся результаты измерения производительности ПК применительно к решению задачи автоматизации научных исследований. Даются рекомендации по построению систем автоматизации научного эксперимента на основе ПК и распространенных магистрально-модульных систем КАМАК и VME.
Бесплатно
Персональный компьютер в эксперименте по исследованию закорачивающего разрядника
Статья научная
Описывается система автоматизации испытаний закорачивающего разрядника, используемого в создании мощных плазменных установок. Благодаря малости информационных потоков система построена на минимальном варианте персонального ИВК на основе персонального компьютера Правец-8. Применение системы автоматизации позволило существенно сократить время испытаний.
Бесплатно
Перспективы создания оптических аналоговых вычислительных машин
Статья научная
В статье рассматривается возможность создания аналоговых вычислительных машин, в которых переменной величиной является характеристика светового потока. Описываются существующие подходы к реализации базовых операций: сложения, разделения и усиления сигналов, дифференцирования и интегрирования. Приводятся результаты численных и оптических экспериментов, подтверждающих возможность создания оптических аналоговых вычислительных машин, а также обобщённые данные по точности и энергетической эффективности выполнения операций.
Бесплатно
Плазмон-поляритоны Дьяконова вдоль гиперболического метаматериала
Статья
Рассмотрены диссипативные плазмон-поляритоны типа поверхностных волн Дьяконова вдоль плоской границы гиперболического метаматериала с произвольной ориентацией кристаллографической оси. Найдены условия существования быстрых, медленных, втекающих, вытекающих, прямых и обратных плазмон-поляритонов. Рассмотрен волновод в виде асимметричного слоя гиперболического метаматериала. Приведено выражение для плотности электромагнитной энергии в таком метаматериале.
Бесплатно
Статья научная
Для светового поля, в центре которого имеются одновременно фазовая и поляризационная сингулярности, получены выражения для распределения плотности спинового углового момента в окрестности острого фокуса апланатической системы. Полученные выражения включают радиальную, азимутальную и продольную составляющие спинового углового момента. В качестве частных случаев рассмотрена фокусировка оптических вихрей с радиальной, азимутальной и седловой поляризацией. На примере узкого кольцевого пучка показано, что в фокальной плоскости имеются области, где отсутствует продольная составляющая спинового углового момента (как у фотонного колеса) или она на порядок меньше поперечной составляющей.
Бесплатно
Плотность углового момента параксиального оптического вихря с круговой поляризацией
Статья научная
Получены общие аналитические выражения для вектора плотности углового момента параксиального оптического вихря с эллиптической поляризацией. Показано, что для любого вихревого поля с радиальной симметрией и круговой поляризацией имеет место эффект «углового трактора», то есть поток световой энергии вращается вокруг оптической оси по часовой или против часовой стрелки на разных радиусах в поперечном сечении пучка. Также показано, что осевая проекция плотности углового момента вихревого светового поля меняет знак на тех же радиусах в сечении пучка. То есть микрочастицы, захваченные в вихревой пучок на разных радиусах, будут вращаться либо по часовой стрелке, либо против часовой.
Бесплатно
Площадь дискового покрытия - дескриптор формы изображения
Статья научная
Рассматривается понятие «ширина фигуры» применительно к объектам сложной формы с целью использования в качестве интегрального морфологического дескриптора в задачах распознавания изображений. Предлагается подход к описанию этого понятия на основе покрытия фигуры дисками определенного размера. В качестве дескриптора формы используется функция, отражающая зависимость площади дискового покрытия от размера дисков. Предлагается метод аналитического вычисления площади покрытия для многоугольных фигур. Универсальность метода определяется возможностью аппроксимации многоугольными фигурами растровых изображений и объектов с нелинейной границей. Метод основан на использовании медиального представления фигуры в виде скелета и радиальной функции. Предлагаемый метод обеспечивает высокую точность и вычислительную эффективность расчёта площади дискового покрытия. Эффективность предлагаемого дескриптора формы демонстрируется на примере приложения к задаче распознавания компьютерных шрифтов.
Бесплатно
Статья научная
В статье представлен новый метод измерения спектра оптических вихрей (квадраты амплитуд и начальные фазы), а также орбитального углового момента без разрезов и склеек волнового фронта массива сингулярных пучков. Такое расширение возможностей измерения свойств комбинированных вихревых пучков достигается посредством регистрации моментов интенсивности светового пучка в целом без разрушения его внутренней структуры. Степень корреляции исходного распределения интенсивности и распределения интенсивности, с учётом экспериментально полученного спектра вихрей колеблется между 83 - 89%, что указывает на надёжность представленного метода. Поскольку анализ спектра вихрей осуществляется за счёт разложения поля по базису пучков Лагерра-Гаусса порядка ( m,0), то анализ и восстановление поля возможны только за счёт его разложения по линейной комбинации оптических вихрей.
Бесплатно
Статья научная
В данной статье моделировалась фокусировка оптических вихрей с длиной волны 532 нм и правой круговой поляризацией плоской дифракционной линзой с числовой апертурой 0,95. Моделирование осуществлялось с помощью формул Ричардса - Вольфа и методом FDTD. Рассматривалась фокусировка оптических вихрей с топологическими зарядами, равными ±1 и ±2. Было показано, что при фокусировке оптических вихрей с круговой поляризацией широкоапертурной дифракционной линзой в фокусе можно наблюдать отрицательные значения продольной компоненты вектора Пойнтинга. При фокусировке оптических вихрей с правой круговой поляризацией и топологическими зарядами ±1 и +2 распределение отрицательных значений продольной компоненты вектора Пойнтинга имеет вид колец. Если же топологический заряд оптического вихря равен -2, то это распределение приобретает пиковый характер.
Бесплатно
Поверхностная модификация кварцевого стекла импульсами пикосекундного лазера
Статья научная
Описан экспериментальный стенд для исследования процессов прямого формирования микро- и наноструктур на поверхности кварцевого оптического стекла импульсами пикосекундного ультрафиолетового лазера. Предложен метод контроля абляции на основе датчика Шека-Гартмана. Синтезированы кратеры испарения на поверхности кварца глубиной от 23 ± 4 нм до 144 ± 18 нм с хорошим качеством края при плотностях мощности от 0,57 × 1012 Вт/см2 до 31 × 1012 Вт/см2 соответственно. Более интенсивные режимы лазерной обработки приводят к образованию трещин и сколов на поверхности материала, менее интенсивные - к появлению каёмок плавления. Проведено исследование полученных структур с помощью атомно-силового микроскопа. Установлена скорость абляции кварцевого стекла при обработке импульсами пикосекундной длительности.
Бесплатно
Статья научная
Проведён краткий обзор методов повышения дифракционной эффективности оптических элементов, синтезированных путём прямой лазерной записи. Отмечено, что предложенные ранее методы записи топологии подобных элементов с применением объёмных или поверхностных контурных масок не обеспечивают окончательного решения проблемы повышения дифракционной эффективности. Выполненные модельные и натурные эксперименты по формированию структур рельефно-фазовых оптических элементов путём записи профилей зон с помощью наклонных лазерных пучков показали принципиальную возможность формирования отвесных склонов обратных скатов зон и целесообразность развития данной технологии на основе лазерных генераторов изображений.
Бесплатно
Повышение пространственного перекрытия резонансных мод фотоннокристаллического нанорезонатора
Статья научная
Предложены и численно исследованы новые фотоннокристаллические резонансные камеры с высоким коэффициентом пространственного перекрытия ортогонально-поляризованных резонансных мод. Рассмотренные камеры позволяют выполнять независимую настройку частот двух резонансных мод. Исследован вариант резонансной камеры с вырожденными модами. Рассчитаны характеристики резонансной камеры с симметрично расположенными круглыми отверстиями. Показано, что использование резонансной камеры со щелевыми отверстиями позволяет повысить коэффициент перекрытия резонансных мод, а использование закрытых щелевых отверстий позволяет повысить добротность резонатора. Исследовано влияние материалов с различным индексом рефракции, заполняющих щели в резонаторе, на добротность резонатора и модовый объём.
Бесплатно
Повышение пространственного разрешения сигналов в оптических системах
Статья научная
Восстановление сигнала в промежутках между дискретными значениями играет огромную роль при решении задачи пространственного сверхразрешения в оптической микроскопии и цифровой голографии. В статье рассмотрен вопрос восстановления высокоразрешающих элементов изображений по некоторому числу сдвинутых на субпиксельную величину растров. Числовые значения отсчетов изображения получаются путем пространственного интегрирования по некоторой конечной площадке регулярных растров. Повышение пространственного разрешения осуществляется с помощью аналитического выражения для спектра дискретных сигналов, полученного с использованием аппарата обобщенных функций. В отличие от идеальной дискретизации спектр функции дополняется множителем, вид которого зависит от вида апертуры. Для получения высокоразрешающих элементов изображения необходимо разделить Фурье-спектр дискретизированного изображения на множитель, зависящий от выбранной апертуры. Спектр апертуры обычно известная функция, поэтому если известен спектр изображения, полученного усреднением с некоторой апертурой, то можно получить и спектр исходного изображения. Используются апертуры различных форм, например, эллиптические, ромбовидные, гексагональные, но наиболее часто используются апертуры прямоугольной формы. В статье приведены результаты моделирования для прямоугольной апертуры, но при замене, например, на набор регулярных апертур в виде круга выражение будет верно и для регулярных круговых растров. Аналитическое выражение для спектра изображения может быть использовано для восстановления спектра исходного изображения. Получив от него обратное Фурье-преобразование, можно получить исходное изображение. При повышении пространственного разрешения появляется возможность проводить исследования методами цифровой голографии объемных диффузных объектов с качеством аналоговой (при регистрации на фотографические среды) голографии и создания оптических систем сверхразрешения на базе оптических микроскопов.
Бесплатно
Статья научная
Для повышения равномерности глубины зоны образования нанопористой структуры в приповерхностном слое металлических материалов при воздействии лазерного излучения с высокой частотой следования импульсов предлагается использовать оптическую систему на основе подвижного фокусатора излучения в отрезок. Это предоставляет возможность целенаправленно изменять распределение интенсивности излучения в области лазерного воздействия. Выравнивание температурно-скоростных режимов в зоне термического влияния позволяет обеспечить равномерную глубину зоны обработки металлических материалов.
Бесплатно
Повышение разрешающей способности с помощью вытянутых сфероидальных волновых функций
Статья научная
Вытянутые сфероидальные волновые функции нулевого порядка применены для повышения разрешающей способности изображений, получаемых оптическими системами с ограниченным зрачком. Проведено сравнение данного подхода с линейной интерполяцией и интерполяцией с помощью функций отсчетов (функций Котельникова). Рассмотрен одномерный случай, который легко обобщается на двумерный для прямоугольного зрачка.
Бесплатно
Статья научная
В данной работе предложен алгоритм повышения степени сжатия и визуального качества при иерархической компрессии. Алгоритм основан на использовании предварительной фильтрации, приводящей изображение к виду, более «приспособленному» для иерархического сжатия. Проведено экспериментальное исследование разработанного алгоритма, показано преимущество схемы с предфильтрацией над базовым методом по коэффициенту сжатия и по визуальному качеству.
Бесплатно
