Статьи журнала - Компьютерная оптика
Все статьи: 2382
Статья научная
Рассмотрена конструкция оптического элемента, содержащая две преломляющих оптических поверхности: первая поверхность преобразует сферический пучок от источника в цилиндрический, вторая формирует заданное распределение освещённости от падающего цилиндрического пучка. Предложен метод расчёта таких элементов для формирования заданных распределений освещённости. Рассчитаны два оптических элемента, формирующих равномерное распределение освещённости от ламбертовского источника в прямоугольных областях с размерами 17м x 4м и 17м x 2м. Световая эффективность рассчитанных оптических элементов составляет более 83 %, а неравномерность формируемого распределения освещённости - менее 9 %.
Бесплатно
Статья научная
В данной работе представлен новый оптимизационный метод для расчёта преломляющих оптических элементов светодиодов с двумя поверхностями свободной формы. Процедура расчёта включает в себя два этапа: построение начального приближения и последующую оптимизацию параметров внешней поверхности оптического элемента из условия формирования заданного распределения освещённости. В качестве примера рассчитан оптический элемент, формирующий равномерно освещённую прямоугольную область с угловым размером 60°×40° при протяжённом ламбертовском источнике излучения 1×1 мм. Световая эффективность оптического элемента составила около 88,5 %, а среднеквадратичное отклонение сформированного распределения освещённости от заданного - менее 8,5 %.
Бесплатно
Расчёт преломляющих поверхностей для формирования диаграммы направленности в виде линии
Статья научная
Рассмотрен расчёт преломляющей поверхности для формирования диаграммы направленности, представленной векторной функцией одного аргумента. Получено общее представление преломляющей поверхности в виде огибающей семейства эллипсоидов или гиперболоидов вращения (в зависимости от соотношения показателей преломления сред, разделённых преломляющей поверхностью). Каждый эллипсоид или гиперболоид в семействе преобразует сферический пучок от точечного источника в пучок с плоским волновым фронтом заданного направления. При этом падающие на поверхность и преломлённые лучи лежат на поверхности кругового конуса. Рассчитаны преломляющие поверхности для формирования диаграммы направленности в виде отрезка.
Бесплатно
Статья научная
При освещении плоской волной диэлектрического цилиндра с круглым сечением определённого резонансного радиуса внутри цилиндра формируется мода шепчущей галереи (ШГ). Этот резонансный радиус диэлектрического цилиндра можно численно найти из условия максимума модуля соответствующего коэффициента разложения в ряд по функциям Бесселя амплитуды напряжённости электрического поля световой волны с ТЕ-поляризацией. Получены уравнения из цилиндрических функций, позволяющие приближённо рассчитывать резонансный радиус цилиндра. Например, для радиуса цилиндра, в котором формируется мода ШГ с номером 26, эти уравнения дают правильно первые 8 значащих цифр радиуса. Для цилиндра с показателем преломления 1,59 и резонансным радиусом 3,469239 от длины волны в цилиндре возбуждается мода ШГ с номером 30, которая формирует фокусное пятно шириной 0,15 от длины волны с максимальной интенсивностью снаружи цилиндра в 1500 раз большей, чем интенсивность падающего света.
Бесплатно
Расчёт собственных волн планарного анизотропного волновода для различных положений оптической оси
Статья научная
Для однородного планарного анизотропного волновода выполнено решение уравнений Максвелла. Получены фундаментальные матрицы решения для TE- и TM-волн в анизотропном плоском однородном слое. Показано, что фазовый сдвиг TM-волны при отражении от границы «анизотропный слой – изотропная среда» зависит от угла наклона оптической оси. Выполнено численное решение дисперсионного уравнения TM-волны в анизотропном планарном волноводе при различных ориентациях оптической оси в плоскости распространения волны; найдена асимптотика дисперсионных кривых.
Бесплатно
Расчёт собственных функций изображающей двухлинзовой системы в условиях осевой симметрии
Статья научная
Рассмотрены собственные функции оптического оператора, описывающего ограниченную изображающую систему из двух линз с учётом радиальной симметрии. Полученные функции являются аналогом обобщённых сфероидальных функций, собственных к преобразованию Ханкеля нулевого порядка. С помощью операторного представления оптической системы произведён вывод соотношения для расчёта собственных функций. Проведён анализ влияния ширины спектра на число значащих собственных значений. Выполнено разложение кругового, кольцевого и Гауссова пучков по найденным функциям, а также рассчитано отклонение исходных сигналов от полученного разложения.
Бесплатно
Статья научная
В работе обсуждаются результаты расчетов изменения границ спектрального диапазона в заданных дифракционных порядках тонкого фокусирующего голограммного оптического элемента с исправленной сферической аберрацией третьего порядка при варьировании следующих его характеристик: коэффициента усадки, порядка дифракции, длины волны записи, коэффициента увеличения на длине волны записи.
Бесплатно
Расчёт стигматической линзы с минимальными френелевскими потерями
Статья научная
Рассмотрен метод расчёта линз с двумя асферическими поверхностями, имеющих минимальные френелевские потери в классе стигматических линз. Минимизация френелевских потерь достигается за счёт одинаковых углов девиации лучей на поверхностях линзы. Расчёт линз с минимальными френелевскими потерями сведен к решению обыкновенного дифференциального уравнения, разрешённого относительно производной. Для профилей линз также получены простые аналитические аппроксимации.
Бесплатно
Статья научная
Проведен расчёт и моделирование интерференционного поляризатора для формирования радиально-поляризованного излучения. Метод основан на преобразовании конических волновых фронтов при прохождении через интерференционный поляризатор. Многослойное оптическое покрытие может наноситься и на поверхность аксикона. Показано, что таким путём удаётся как существенно уменьшить рабочий угол падения, так и добиться практически значимых степеней поляризации сформированного пучка при существенно меньших потерях энергии.
Бесплатно
Статья научная
Разработан и программно реализован алгоритм решения стационарного уравнения Шрёдингера для сложного кусочно-постоянного потенциала при наличии электрического поля. Алгоритм основан на последовательной сшивке решений в виде функций Эйри на границах зон без повышения ранга матрицы более двух, что позволяет получить характеристическое уравнение в удобной для поиска корней форме. Разработанный алгоритм позволяет получать корректные решения при значениях приложенного электрического поля, превышающих величину основного энергетического уровня, т.е. в условиях, когда не применим метод возмущений.
Бесплатно
Статья научная
Рассчитан, изготовлен и исследован методами численного и натурного экспериментов субволновый аксикон для преобразования линейно-поляризованного излучения терагерцового диапазона в цилиндрически поляризованный пучок. В ходе экспериментов, поставленных на рабочей станции Новосибирского лазера на свободных электронах, показана эффективность созданного кремниевого элемента для выполнения поляризационного преобразования.
Бесплатно
Расщепление резонансных линий изогнутого волоконно-оптического резонатора Фабри–Перо
Статья
В работе численно и экспериментально исследовано расщепление резонансных линий резонатора Фабри–Перо, образованного участком стандартного изогнутого одномодового волоконного световода с металлизированными торцами. Показано, что данное расщепление аналогично по своей природе расщеплению Аутлера–Таунса и возникает в результате сильной связи между фундаментальной модой сердцевины и оболочечными модами шепчущей галереи изогнутого световода. Продемонстрировано влияние основных параметров изогнутого резонатора на расщепление его резонансных линий в спектрах отражения и пропускания. Обозначены перспективы практического применения исследованных эффектов в области прецизионной оптической рефрактометрии, а также направления дальнейших исследований.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрен алгоритм определения пространственной ориентации объекта с размещёнными на его поверхности реперными излучателями с использованием одной откалиброванной видеокамеры. Алгоритм основан на последовательном решении задачи perspective-four-point и уточнении пространственных координат реперов с применением метода оптимизации Левенберга - Марквардта. Показано, что при нахождении в поле зрения камеры четырёх реперов с априорно известными расстояниями между ними, измеренными с погрешностью не более 0,15 мм, возможно определение угловой ориентации объекта в реальном масштабе времени с погрешностью не более 20 угловых минут.
Бесплатно
Статья научная
Приведён упрощённый алгоритм комплексирования полутоновых телевизионных и тепловизионных изображений в псевдоцветах (ложных цветах) в декоррелированном цветовом пространстве YCbCr с последующим приведением гаммы цветов результата к условиям дневного освещения с использованием алгоритма «переноса» цвета, обеспечивающего одинаковую светлоту полутонового и цветного комплексированных изображений. Показано, что при распараллеливании вычислений на видеокарте данный алгоритм выполняет в реальном масштабе времени комплексирование видеоизображений с размером кадра до 1024×768 пикселей и частотой кадров 30 Гц.
Бесплатно
Реализация быстрого алгоритма преобразования Кирхгофа на примере бесселевых пучков
Статья научная
В данной статье рассматриваются высокоэффективные алгоритмы непараксиального вычисления комплексного поля лазерного пучка на различных расстояниях от источника. Проводится сравнительный анализ ранее используемых и вновь разработанных алгоритмов. Несмотря на общность применения разработанных алгоритмов, их эффективность достигается при соблюдении некоторых условий. Приведены характеристики точности и скорости алгоритмов, полученные при их применении в конкретных задачах.
Бесплатно
Статья
Бесплатно
Реализация простой графической системы
Статья научная
Описывается реализация простой графической системы на языке Модула-2. Система предназначается для использования в области автоматизации эксперимента. Основными отличительными чертами системы являются независимость от графического устройства, простота и возможность расширения. Приводится текст модуля определений графической системы на языке Модула-2.
Бесплатно
Реализация разностного решения уравнений Максвелла на графических процессорах методом пирамид
Статья научная
Работа посвящена развитию метода пирамид в приложении к решению системы уравнений Максвелла во временной области посредством конечных разностей (FDTD) и его реализации на графическом процессоре. Применение этого метода позволяет снизить влияние ограниченного объема памяти графического вычислительного устройства на длительность расчётов, существенное для FDTD.
Бесплатно
Реализация рекурсивного цифрового фильтра на основе штрафного p-сплайна
Статья научная
В работе показана возможность проектирования рекурсивного цифрового фильтра с использованием штрафного P-сплайна. Аналитически получены и исследованы частотные и временные характеристики сплайн-фильтра для данных, поступающих в режиме реального времени. Исследовано влияние параметров штрафного P-сплайна на показатели эффективности интерпретации входной измерительной информации. Закономерности, полученные в процессе частотного анализа сплайн-фильтра, подтверждены примером восстановления доплеровской функции.
Бесплатно
Реверсивный стеганографический метод сокрытия информации, основанный на интерполяции изображений
Статья научная
Обмен информацией посредством открытых компьютерных и коммуникационных сетей подвержен вероятному перехвату передаваемой информации третьей стороной. Для предотвращения этого разработаны и применяются различные методы защиты информации. В настоящей работе поставлена и решена задача разработки нового стенографического реверсивного метода сокрытия информации, основанного на интерполяции изображения. Разработанный алгоритм обладает более высоким объёмом внедряемой секретной информации при одновременном сохранении высокого визуального качества изображения со встроенной информацией. Результаты экспериментальных исследований, приведённые в статье, подтверждают вышесказанное.
Бесплатно
