Численные методы компьютерной оптики. Рубрика в журнале - Компьютерная оптика

Композиция и расчет высокоразрешающих оптических систем с градиентными и дифракционными элементами

Грейсух Г.И., Ежов Е.Г., Степанов С.А.

Статья научная

Излагаются принципы композиции, методы расчета и оптимизации высокоразрешающих оптических систем, выполненных на основе градиентных и дифракционных элементов. Приведен пример их использования при проектировании гибридного объектива-монохромата.

Бесплатно

Математическая модель хрусталика, адекватно воспроизводящая его анатомическую структуру и оптические свойства системы глаза

Курушина С.Е., Ратис Ю.Л.

Статья научная

Предложена новая модель хрусталика, учитывающая асферичность преломляющих поверхностей и распределение показателя преломления его среды. Модель основана на биометрических данных в предположении о подобии профиля распределения показателя преломления профилю преломляющих поверхностей. Проанализированы гауссовы и аберрационные свойства оптической системы глаза с включенной в нее предложенной моделью хрусталика.

Бесплатно

Метод вычисления углов ориентации оптической оси жидкого кристалла, находящегося во внешнем электрическом поле

Симоненко Г.В., Цой В.И., Яковлев Д.А.

Статья научная

Предлагается эффективная вычислительная методика нахождения углов ориентации оптической оси жидкого кристалла, находящегося во внешнем электрическом поле, пригодная для различных граничных условий в ячейках с жидким кристаллом.

Бесплатно

Метод дополнительного поля для синтеза фокусаторов

Котляр В.В.

Статья научная

Предложен метод расчета фазового оптического элемента, фокусирующего в заданную область пространства и формирующего в этой области заданное распределение интенсивности. Расчет проводится в рамках дифракционного приближения и с помощью дополнительного поля. Приведены результаты численного эксперимента.

Бесплатно

Методы кодирования композиционных ДОЭ

Котляр В.В., Хонина С.Н., Сойфер В.А.

Статья научная

Рассмотрены методы кодирования для расчета композиционных ДОЭ. Предложена модификация метода частичного кодирования, ориентированная на использование пространственного модулятора света. Рассмотрены композиционные ДОЭ для формирования различных заданных изображений на различных плоскостях, а также различных изображений для различных длин волн.

Бесплатно

Методы теории рассеяния для решения задач дифракционной оптики

Волотовский С.Г., Казанский Н.Л., Харитонов С.И.

Статья научная

В данной работе предложен метод решения системы уравнений Максвелла для случая дифракции плоской электромагнитной волны на дифракционном оптическом элементе, представляющем тонкую пластинку с нанесенным на нее микрорельефом. Расчет проводился в рамках строгой электромагнитной теории. Метод основан на приведении исходной системы уравнений Максвелла к системе интегродифференциальных уравнений.

Бесплатно

Новый алгоритм быстрого преобразования Хартли

Сергеев В.В., Усачев А.В.

Статья научная

Предложен новый алгоритм быстрого преобразования Хартли, при разработке которого использованы результаты, полученные Капориным для вычисления дискретного преобразования Фурье. Показано, что этот алгоритм требует наименьшего количества вещественных умножений и сложений по сравнению с известными алгоритмами.

Бесплатно

О двух механизмах формирования изображения

Сисакян И.Н., Смолович A.M.

Статья научная

Известны два различных описания процесса формирования изображения трехмерной голограммой как результат отражения излучения от изофазных слоев и как результат дифракции излучения на поперечной периодической структуре. Показано, что они соответствуют различным механизмам, благодаря которым формируются пространственно несовпадающие изображения. На основе данных представлений рассмотрена возможность получения ахроматического киноформа реальных оптических полей.

Бесплатно

Об оптическом преобразовании координат после двух отражений

Гасанов Э.Э.

Статья научная

В ряде задач оптической обработки информации, адаптивной оптики и теории зеркальных антенн возникает необходимость в оптическом преобразовании координат. В случае, когда оптическая среда представляет собой комбинацию плоского оптического элемента с линзой (или без линзы) в параксиальной области, задача рассмотрена в литературе, В работе показано, что если оптическая среда состоит из двух отражающих гладких зеркал, то при определенных условиях задача имеет решение и вне параксиальной области. Явно выведены уравнения зеркал, реализующих заданное преобразование координат. Рассмотрено также применение в теории зеркальных антенн.

Бесплатно

Объединенный метод конечных элементов Галеркина и граничных элементов для анализа дифракции ТМ-поляризованной плоской волны на цилиндрических оптических элементах

Нестеренко Д.В., Котляр В.В.

Статья научная

Рассматривается задача дифракции плоской электромагнитной волны ТМ-поляризации на двумерном (цилиндрическом) прозрачном объекте, размеры которого могут быть сравнимы с длиной волны. Для приближенного решения этой задачи разработан объединенный метод конечных элементов Галеркина и граничных элементов. Метод граничных элементов применяется к граничным точкам объекта, а метод Галеркина применяется к внутренним и граничным точкам объекта. Решение ищется в базисе кусочно-линейных функций. Рассчитанное данным методом поле дифракции на цилиндре с круглым сечением хорошо согласуется с полем дифракции, рассчитанным по известным аналитическим формулам.

Бесплатно

Операторное описание параксиальных световых полей

Котляр В.В., Хонина С.Н., Ванг Я.

Статья научная

Дано описание параксиального светового поля, распространяющегося в свободном пространстве или среде с параболическим показателем преломления, с помощью операторов-инвариантов. Приведено интегральное преобразование (аналогичное преобразованию Френеля), описывающее распространение света в среде с параболическим показателем преломления. Приведены результаты численного и натурного экспериментов по формированию мод Гаусса-Эрмита с помощью фазовых ДОЭ. Отличие экспериментальных результатов от теоретических составило около 12%.

Бесплатно

Определение шероховатости поверхности с помощью поля направлений

Налимов А.Г., Котляр В.В., Скиданов Р.В.

Статья научная

В данной работе описывается метод измерения шероховатости поверхности. Поскольку задача прямого измерения шероховатости поверхности является трудновыполнимой при малой амплитуде шероховатости, проводятся косвенные измерения шероховатости за счет измерения плотности дислокаций на спекл-интерферограмме. Используется связь между плотностью дислокаций и амплитудой шероховатости исследуемой поверхности. Для поиска дислокаций используется поле направлений спекл-интерферограммы.

Бесплатно

Оптимизация ДОЭ, фокусирующего гауссов пучок в прямоугольную фокальную область

Павельев В.С.

Статья научная

Данная работа посвящена применению известной генетической итерационной процедуры нахождения экстремума функции многих переменных к расчету квантованного ДОЭ, фокусирующего Гауссов пучок в прямоугольник.

Бесплатно

Оптимизация просветляющих покрытий полупроводниковых оптоэлектронных элементов с учетом спектрального взаимодействия

Матюнин С.А.

Статья научная

Рассматриваются вопросы математического моделирования просветляющих покрытий элементов оптоэлектроники с учетом спектрального взаимодействия.

Бесплатно

Оценка дифракционного размытия фокальной линии геометрооптических фокусаторов

Голуб М.А., Казанский Н.Л., Сисакян И.Н., Сойфер В.А., Харитонов С.И.

Статья научная

Решается задача дифракционного расчета интенсивности поля вблизи фокальной линии, фокусатора когерентного излучения. Приводятся примеры расчетов волновых полей в случае фокусировки в отрезок с равномерным распределением энергии из плоского и гауссова пучка. Приводятся оценки для дифракционной ширины линии и энергетической эффективности фокусировки.

Бесплатно

Повышение разрешающей способности с помощью вытянутых сфероидальных волновых функций

Броварова М.А., Хонина С.Н.

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

Преобразование Абеля в задачах синтеза градиентных оптических элементов

Котляр В.В., Мелхин А.С.

Статья научная

Рассмотрены разные виды прямого и обратного преобразований Абеля в задачах расчета зависимости показателя преломления от координат для обобщенной сферической линзы Лунеберга и для цилиндрической линзы Микаэляна. Показана связь интегральных уравнений Моргана и Флетчера, из которых следует решение для обобщенной линзы Лунеберга. С помощью производной от преобразования Абеля получено решение для обычной линзы Лунеберга. Получены также интегральные уравнения для обобщенной цилиндрической линзы Микаэляна и цилиндрического обобщенного аксикона.

Бесплатно

Преобразование Абеля для расчета градиентных оптических элементов со сферически-симметричным распределением показателя преломления

Котляр В.В., Мелехин А.С.

Статья научная

С помощью интегрального преобразования Абеля в рамках геометрической оптики получены и решены интегральные уравнения для известных линз со сферическисимметричным распределением показателя преломления: линзы Максвелла «рыбий глаз» и линзы Итона-Липмана. Кроме того, в данной работе приведено решение задачи синтеза градиентного оптического элемента со сферически-симметричным распределением показателя преломления, фокусирующего плоский пучок света в радиально-симметричную область с заданным распределением интенсивности, находящуюся на некотором расстоянии от элемента в плоскости, перпендикулярной оптический оси падающего пучка.

Бесплатно

Применение гамильтонова формализма для решения нелинейного уравнения волоконной оптики

Алименков Иван Васильевич

Статья научная

Применён гамильтонов подход для решения расширенного уравнения распространения оптических импульсов в волоконных световодах для произвольных функций отклика нелинейной среды на внешнее гармоническое возмущение. Показано, что солитонное решение является функцией гиперболического косинуса при любой нелинейности.

Бесплатно

Применение замечательных свойств собственных подпространств оператора распространения света в линзоподобной среде для решения задач компьютерной оптики

Павельев В.С.

Статья научная

Данная работа посвящена исследованию замечательных свойств собственных подпространств оператора распространения света в линзоподобной среде.

Бесплатно