Статьи журнала - Компьютерная оптика
Все статьи: 2382
Пространственная фильтрация гармоник когерентного излучателя
Статья научная
Рассмотрен метод пространственной фильтрации оптических гармоник любого целочисленного порядка, в том числе и дробного, использующий дисперсионные свойства зонной пластинки. Предложена методика расчета эффективности фильтрации в зависимости от параметров фильтра и набора гармоник. Приводятся экспериментальные результаты по фильтрации второй и третьей гармоник неодимового лазера.
Бесплатно
Статья научная
На основе уравнений Максвелла-Блоха проведено численное моделирование пространственно-временной динамики поперечного профиля оптического поля в лазере с отстройкой частоты. Показано, что при определённых значениях лазерных параметров наблюдаются автоволны, распространяющиеся поперёк апертуры. Также показано, что в исследуемой системе наблюдается переход к пространственно-временному хаосу через каскад бифуркаций удвоения тора.
Бесплатно
Пространственно-временные неустойчивости в широкоапертурных лазерах
Статья научная
Работа посвящена теоретическому исследованию пространственно-временной динамики широкоапертурных лазеров. Проведён анализ устойчивости пространственно однородного режима генерации. Показано, что в таких лазерах реализуется волновая неустойчивость, построена бифуркационная диаграмма. Проведено численное моделирование пространственно-временной динамики лазера, подтвердившее выводы линейного анализа. На нелинейной стадии развития возмущения наблюдаются переключения между различными пространственными модами.
Бесплатно
Статья научная
Для квазивырожденного четырёхволнового преобразователя излучения в прозрачной двухкомпонентной среде с учётом электрострикции и эффекта Дюфура проведён анализ пространственно-временной структуры объектной волны. С течением времени ширина полосы наиболее эффективно преобразуемых пространственных частот увеличивается. Для установившегося пространственного спектра объектной волны показано смещение положения максимума спектра в область низких пространственных частот и уменьшение ширины полосы наиболее эффективно преобразуемых частот с ростом отклонения от единицы отношения волновых чисел волн накачки.
Бесплатно
Статья научная
Для четырёхволнового преобразователя излучения в оптически прозрачной среде проведён анализ динамики пространственного спектра объектной волны. Показано, что такой четырёхволновой преобразователь излучения осуществляет фильтрацию высоких пространственных частот. С течением времени ширина полосы пространственных частот, вырезаемая четырёхволновым преобразователем излучения, уменьшается, выходя на установившееся значение.
Бесплатно
Статья научная
Проведён теоретический анализ динамики пространственного спектра объектной волны при вырожденном четырёхволновом взаимодействии в прозрачном растворе наночастиц в классической схеме со встречными волнами накачки. Показано, что при распространении волн накачки ортогонально силе тяжести в модуле пространственного спектра объектной волны возникает провал, полуширина которого с течением времени немонотонно уменьшается, а с ростом радиуса наночастиц увеличивается в направлении силы тяжести. Существует оптимальное время, за которое полуширина провала в направлении силы тяжести достигает наименьшего значения. Это время монотонно убывает с ростом радиуса наночастиц, а также с уменьшением толщины раствора.
Бесплатно
Пространственное интегрирование оптических пучков с использованием многослойных брэгговских структур
Статья научная
Рассмотрена дифракция двумерного оптического пучка на многослойной брэгговской структуре. Показано, что брэгговская решётка с дефектом позволяет выполнить операцию пространственного интегрирования двумерного профиля падающего пучка с центральной пространственной частотой, близкой к константе распространения квазиволноводной моды дефектного слоя. Пространственное интегрирование осуществляется в пропускании с экспоненциальной весовой функцией, скорость затухания которой определяется величиной добротности резонанса. Результаты электромагнитного моделирования показывают хорошее соответствие численных результатов приведённому теоретическому описанию.
Бесплатно
Статья научная
С использованием функции временного отклика, функции размытия точки проанализированы пространственные и временные характеристики вырожденного четырехволнового преобразователя в многомодовом волноводе с резонансной нелинейностью. Для четырехволнового преобразователя при условии одномодовых с равными номерами мод волнами накачки получены зависимости ширины временного отклика от номера моды объектной волны, интенсивности первой волны накачки, длины волновода. Показано, что наибольший вклад в амплитуду объектной волны обусловлен модой волновода, номер которой совпадает с номерами мод одномодовых волн накачки. Для стационарного режима учет пространственной структуры гауссовой волны накачки приводит с уменьшением ширины пучка накачки к монотонному уменьшению с последующим выходом на постоянное значение полуширины модуля функции размытия точки. При одномодовых волнах накачки с равными номерами мод с увеличением номера моды волн накачки наблюдается перераспределение энергии, сосредоточенной в побочных максимумах изображения точечного сигнала, улучшение качества обращения волнового фронта.
Бесплатно
Пространственный спектр (дифракционное гало) Фурье-спеклограммы рассеивающего объекта
Статья научная
Представлена феноменологическая теория пространственного спектра (дифракционного гало) фурье-спеклограммы рассеивающего объекта. Показано, что распределение средней интенсивности поля в дифракционном гало определяется функцией автокорреляции распределения средней интенсивности по поверхности объекта, включая влияние формы апертуры объекта. Результаты натурных экспериментов и численного моделирования подтверждают справедливость предложенной теории формирования дифракционного гало.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается эффект уменьшения модуля пространственного спектра сигнала когерентности на высоких пространственных частотах при оптической дефокусировке изображения объекта в цифровой голографической микроскопии на пропускание с квазимонохроматическим частично пространственно когерентным освещением. Представлено теоретическое описание эффекта и результаты численного моделирования его проявления для точечного рассеивающего объекта. Проведено экспериментальное исследование эффекта в лазерном частично пространственно когерентном излучении, формируемом с использованием движущегося рассеивателя, для объекта в виде слоя квазиточечных рассеивателей. Представлено сравнение результатов эксперимента с результатами численного моделирования, выполненного на основании теории, и показана высокая степень сходства экспериментальных результатов с теоретическими.
Бесплатно
Процедура корректировки фазовой функции фокусатора по результатам вычислительного эксперимента
Статья научная
В приближении Френеля-Кирхгофа исследуется распределение света в фокальной области фокусатора в тонкий продольный отрезок на оптической оси. Для улучшения равномерности распределения интенсивности вдоль отрезка фокусировки предлагается итерационная процедура коррекции фазовой функции фокусатора. Приводятся результаты вычислительного эксперимента с исходным и скорректированным оптическими элементами.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрено влияние ширины углового спектра освещающего объект полихроматического поля на цвет интерференционного изображения в оптической микроскопии слоистых микроструктур. Получены выражения для интенсивности интерференционного изображения однослойного объекта с учётом частотного и углового спектров освещающего поля. Показано влияние ширины углового спектра освещающего поля на взаимную когерентность и разность фаз интерферирующих волн. Приводятся результаты компьютерного моделирования формирования интерференционных изображений тонкого слоя при квазимонохроматическом и полихроматическом освещающем поле с различной шириной углового спектра. Проведён количественный анализ влияния угловой апертуры поля белого света на цвета формируемого интерференционного изображения. Экспериментально исследованы изменения интерференционных цветов изображения слоя в оптическом микроскопе при изменении ширины углового спектра освещающего поля, и проведено сравнение изменений цветов изображений, получаемых экспериментально и теоретически.
Бесплатно
Прямой алгоритм проверки изоморфизма графов
Статья научная
Предлагается алгоритм решения задачи проверки изоморфизма графов. Алгоритм является прямым, в том смысле, что он не является модификацией схемы рекурсии с возвратом, на основе которой построены наиболее эффективные алгоритмы решения задачи. Решение задачи находится за число итераций алгоритма, не превышающее число вершин в графах. Показывается, что алгоритм является полиномиальным по числу используемых элементарных машинных операций и по используемой памяти. Исследуется класс графов, на котором алгоритм дает решение задачи.
Бесплатно
Пучки Лагерра-Гаусса с комплексным смещением в декартовых координатах
Статья научная
Рассмотрено обобщение семейства лазерных мод Лагерра-Гаусса с асимметричным распределением интенсивности. При распространении асимметричного пучка Лагерра-Гаусса в однородном пространстве уменьшается асимметрия главного (центрального) светового кольца и повышается контраст остальных колец. Число световых колец совпадает с числом колец стандартной (симметричной) моды Лагерра-Гаусса. С помощью разложения в угловой спектр плоских волн аналитически рассчитана мощность асимметричных пучков Лагерра-Гаусса и проекция их орбитального углового момента на оптическую ось. Установлено, что нормированный орбитальный угловой момент (орбитальный угловой момент на фотон) полностью определяется топологическим зарядом и отношением смещений к радиусу перетяжки Гауссова пучка. Получены условия, при которых нормированный орбитальный угловой момент совпадает с топологическим зарядом (как у оптических вихрей).
Бесплатно
Пучки Пирси с орбитальным угловым моментом
Статья научная
Получено новое решение параксиального уравнения Гельмгольца, описывающее двухпараметрическое семейство структурно-устойчивых трёхмерных вихревых кольцевых пучков Пирси, комплексная амплитуда которых выражается через вырожденную гипергеометрическую функцию. Вихревые пучки Пирси обладают орбитальным угловым моментом и свойством автофокусировки и распространяются до фокуса по ускоряющейся траектории, когда кольцо интенсивности пучка «резко» уменьшается в диаметре. Получено явное выражение для комплексной амплитуды вихревых кольцевых пучков Пирси-Гаусса, которые также обладают свойством автофокусироки.
Бесплатно
Пучки Фурье-Бесселя с конечной энергией
Статья научная
В данной работе рассматривается новый вид пучков Бесселя, обладающих свойством Фурье-инвариантности и поэтому названных пучками Фурье-Бесселя. Данные пучки в отличие от известных пучков Бесселя имеют слабые боковые лепестки. Получены аналитические выражения для комплексной амплитуды поля в начальной плоскости и дальней зоне. Данные пучки обладают конечной энергией, хотя у них нет Гауссовой огибающей. В исходной плоскости и в зоне Фраунгофера их комплексная амплитуда пропорциональна функции Бесселя дробного порядка (нечетное целое число, деленное на 6). По сравнению с модами Лагерра-Гаусса с нулевым радиальным индексом, такие пучки имеют меньшее внутреннее темное пятно. Такие пучки могут генерироваться пространственным модулятором света и применяться в телекоммуникациях, интерферометрии и при захвате металлических частиц.
Бесплатно
Пучки только с поперечной интенсивностью в фокусе
Статья научная
В данной работе численно с помощью формул Ричардса-Вольфа была промоделирована острая фокусировка векторных пучков с азимутальной поляризацией и пучков с V-линией неопределённости поляризации. Было продемонстрировано, что в остром фокусе для этих пучков отсутствует продольная составляющая напряженности электрического поля. Ранее подобный эффект демонстрировался только для азимутально-поляризованных пучков. Была рассчитана продольная составляющая спинового углового момента для этих пучков и показана возможность создания секторных азимутально-поляризованных пучков с помощью векторных волновых пластинок.
Бесплатно
Развитие алгоритмов вычисления оптического потока в задаче оценки деформации твёрдых тел
Статья научная
В работе рассматривается развитие алгоритмов вычисления оптического потока в задаче измерения деформации, направленное на снижение вычислительных затрат алгоритмов и повышения их помехоустойчивости. Предложены модификации алгоритмов, основанные на инкрементном подходе к оценке перемещения участков на серии изображений, а также использовании подхода трёхмерного рекурсивного поиска (3DRS). Проведено исследование помехоустойчивости и быстродействия алгоритмов, и показано преимущество предложенных модификаций.
Бесплатно
Различимость импульсов частично когерентного излучения в нелинейном оптическом канале
Статья научная
Рассмотрен волоконно-оптический канал, передача по которому осуществляется в нелинейных режимах, близких к солитонному, и обеспечивающих компенсацию дисперсионного расширения импульсных сигналов за счет самомодуляции. Задача различения импульсов частично когерентного излучения, распространяющихся от флуктуирующего лазерного источника, поставлена как задача проверки статистических гипотез о параметрах случайного сигнала на выходе канала применительно к его модели в форме нелинейного уравнения Шредингера. Синтезирован оптимальный по критерию минимума средней вероятности ошибки алгоритм различения и рассмотрены некоторые просто реализуемые приближения к нему. На основе аналитического расчета и моделирования на ЭВМ получены оценки вероятностей ошибок различения в зависимости от дальности и скорости передачи для различных значений параметров излучения, сигналов и световода, которые могут быть использованы при разработке солитонных систем оптической связи.
Бесплатно
Разложение Карунена-Лоэва при экспоненциально-косинусной корреляционной функции
Статья научная
Рассмотрено аналитическое нахождение непрерывных базисных функций Карунена-Лоэва для экспоненциально-косинусной корреляционной функции. Данная задача особенно актуальна при оптической реализации выделения некоррелированных коэффициентов. Интегральное уравнение сведено к системе из двух трансцендентных уравнений. Рассмотрен пример аналитического построения разложения Карунена-Лоэва для изображения в виде портрета.
Бесплатно
