Численные методы компьютерной оптики. Рубрика в журнале - Компьютерная оптика

Структура комплекса программ синтеза элементов компьютерной оптики

Голуб М.А., Казанский Н.Л., Шинкарев М.В.

Статья научная

Отмечается, что возможности лазерных систем и систем обработки изображений могут быть значительно расширены с применением элементов компьютерной оптики (ЭКО), реализующих большой класс функций амплитудно-фазового пропускания. ЭКО представляют собой транспаранты с пространственно-модулированными амплитудами и фазовым коэффициентом пропускания. Особое значение имеют фазовые ЭКО. Синтез ЭКО сводится к расчету матрицы отсчетов ЭКО по заданной функции пропускания и выводу этой матрицы на внешний носитель в качестве данных для станка-автомата. При этом над каждой точкой матрицы отсчетов производится ряд единообразных операций: квантование отсчетов, кодирование их в киноформ, наложение несущей и др. На основе анализа особенностей синтеза на ЭВМ ЭКО рассматривается реализация унифицированной процедуры вычисления, освобождающая от разработки повторяющихся этапов расчета ЭКО.

Бесплатно

Технология оптимизации трехмерных ДОЭ с заданными фокусирующими свойствами в дальней зоне

Минин И.В.

Статья

Бесплатно

Траектории лучей в радиально-градиентной среде

Курушина С.Е., Максимов В.В., Ратис Ю.Л.

Статья научная

Аналитические решения лучевого уравнения получены для радиально - градиентной среды с профилем показателя преломления, ограниченным членами четвертой и шестой степени расстояния от оптической оси в разложении показателя преломления в ряд.

Бесплатно

Угловая зависимость дифракционной эффективности динамических голограмм на красителях

Ивахник В.В., Котляр M.В., Шильникова Е.В.

Статья научная

Проанализирована угловая зависимость дифракционной эффективности динамических голограмм, записанных на красителях, моделируемых двух- и трехуровневыми схемами энергетических уровней. Показано, что при считывании голограммы точно под углом Брэгга уменьшение периода записываемой решетки может приводить как к уменьшению, так и к увеличению дифракционной эффективности голограммы в зависимости от толщины слоя красителя, интенсивности записывающих голограмму волн. Для голограмм, записанных на красителях, моделируемых трехуровневой схемой энергетических уровней, выявлены области интенсивностей записывающих голограмму волн, в пределах которых наблюдается резкое изменение селективных свойств голограммы.

Бесплатно

Уравнения для описания пространственно-временной эволюции предельно-коротких импульсов

Гладких А.В.

Статья

Бесплатно

Фазовое кодирование при итерационном расчете синтезированных голограмм на компьютере

Голуб M.A., Павельев B.C.

Статья научная

Предлагаются методы синтеза фазовых голограмм, сочетающие фазовое кодирование амплитудных характеристик с итерационным расчетом фазовой функции. Проводится сравнительный анализ с безытерационными методами кодирования и с методом Герчберга-Секстона. Приводятся результаты численного моделирования восстановления голограмм, рассчитанных различными методами. Показано, что итерационные методы кодирования, обладая более высокой энергетической эффективностью восстановления, чем их безьггерационные аналоги, позволяют синтезировать голограммы, восстанавливающие изображение со значительно меньшими погрешностями, чем голограммы, рассчитанные методом Герчберга-Секстона.

Бесплатно

Фазовые дифракционные элементы для реализации интегральных преобразований пучка излучений

Балашова Э.Н., Неофитный М.В., Свич В.А.

Статья научная

Исследованы дифракционные изображения, формируемые в зонах Френеля и Фраунгофера фазовой структурой, состоящей из двух участков, имеющих одинаковую ширину и различные значения отношения поперечных размеров прямоугольных канавок к периоду их расположения. Определено дискретное множество значений указанного отношения для выполнения интегральных преобразований Гильберта, Фурье, Фуко-Гильберта пучка излучения в заданном дифракционном порядке. Показана возможность реализации преобразования Фуко при помощи структуры, участки которой имеют различную глубину фазовой модуляции. Описан эффект безлинзового отображения указанных интегральных образов пучка в изображениях Френеля. Изложены условия наблюдения эффекта.

Бесплатно

Фазовый фильтр для селекции угловых гармоник

Котляр В.В., Хонина С.Н.

Статья научная

В данной работе рассматриваются ДОЭ, предназначенные для селекции угловых гармоник, присутствующих в лазерном пучке. Угловая гармоника - это комплексная экспонента, аргумент которой линейно зависит от полярного угла, причем коэффициент пропорциональности - целое число - ее номер. Рассчитан фазовый 8-ми канальный ДОЭ для селекции угловых гармоник с номерами ±1, ±2, ±3, ±4 и проведено численное моделирование для пучков Бесселя и Гаусса-Лагерра.

Бесплатно

Фокальные распределения полей при наклонном падении излучения на геометрооптические фокусаторы. Фокусировка плоской волны в кольцо

Кобытев А.В., Курмышев Е.В., Сисакян И.Н.

Статья научная

Приводится численное исследование фокальных распределений полей, формируемых геометрооптическими элементами, фокусирующими наклонно падающую плоскую волну в кольцо с равномерным распределением интенсивности вдоль кольца. Определяется область применимости фазовой функции, реализующей указанные геометрооптические фокусаторы.

Бесплатно

Фокусаторы в круг и кольцо из гауссового пучка

Котляр В.В., Осипов А.П.

Статья

Бесплатно

Фокусировка лазерного излучения в прямолинейно-скругленные контура

Голуб М.А., Досколович Л.Л., Казанский Н.Л., Харитонов С.И.

Статья научная

Предлагается метод синтеза фокусаторов в систему произвольно расположенных отрезков и полуокружностей с постоянной интенсивностью, основанный на единообразном разбиении фокусатора на концентрические кольца и учитывающий симметрию освещенного пучка. Приведены результаты численного расчета поля от синтезированных фокусаторов в литеры. Энергетическая эффективность рассмотренных фокусаторов в литеры составляет не менее 85%.

Бесплатно

Фокусировка лазерного излучения на трехмерную поверхность вращения

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

Статья научная

Рассмотрена задача фокусировки лазерного пучка на трехмерную поверхность общего вида. Получены и в рамках вычислительного эксперимента проанализированы решения задачи фокусировки радиально-симметричного лазерного пучка на поверхность вращения. Энергетическая эффективность рассмотренных фокусаторов в конус и сигмент сферы составляет не менее 86%.

Бесплатно

Цифровое моделирование двумерных линейных систем

Сергеев В.В., Усачев А.В.

Статья научная

Рассмотрена задача цифровой имитации непрерывных линейных систем с постоянными параметрами, преобразующих двумерные сигналы. Указываются способы сокращения вычислительной сложности модели за счет рационального выбора параметров используемого дискретного преобразования Фурье, секционирования свертки, применения преобразования Фурье в форме Хартли. Описан алгоритм моделирования для случая известной частотной характеристики системы и пространственно-ограниченного сигнала.

Бесплатно

Численное исследование пространственной структуры когерентных волновых полей оптического диапазона

Кобытев А.В., Курмышев Е.В., Сисакян И.Н.

Статья научная

Представлены результаты подробного тестирования программ вычисления дифракционного интеграла Кирхгофа для случая плоских оптических элементов произвольной формы. Изучено влияние изменения формы плоских оптических элементов и гауссовых неоднородностей интенсивности освещающего пучка на пространственное распределение дифракционных волновых полей. В случае осевой симметрии задачи в приближении Фраунгофера и Френеля получены аналитические представления дифракционного интеграла в виде рядов по функциям Бесселя, удобные для изучения асимптотического влияния неоднородностей интенсивности падающего пучка. Изучена структура волнового поля в окрестности геометрооптической параболы, фокальной точки и осевого отрезка с "равномерным" распределением интенсивности.

Бесплатно

Численное решение нелинейного уравнения Шредингера в декартовой системе координат

Дегтярев А.А., Деркач А.Е.

Статья научная

Для решения уравнения Шредингера, описывающего распространение электромагнитной волны в нелинейной среде, строится разностная схема типа Писмена-Рекфорда с итерационным уточнением, имеющая квадратичный порядок точности по всем трем пространственным переменным. Для исследования схемы рассмотрены частные случаи задачи, допускающие аналитическое решение. Проведено сопоставление аналитического и численного решений. Приведены результаты численного моделирования процесса распространения электромагнитной волны в нелинейной среде, позволяющие наблюдать как явление самофокусировки светового пучка, так и его самодефокусировки, что полностью согласуется с теорией электромагнитных волн [1]. Отмечается возможность применения разностной схемы для исследования процессов распространения электромагнитной волны в средах с пространственно-зависимым показателем преломления.

Бесплатно

Численное решение нелинейного уравнения Шредингера в радиально-симметричном случае

Дегтярев А.А., Деркач А.Е.

Статья научная

Для решения уравнения Шредингера, описывающего распространение электромагнитной волны в нелинейной среде, используется консервативная разностная схема с итерационным уточнением, которая имеет квадратичный порядок точности по направлению распространения волны и близкий к квадратичному по радиальной переменной. Результаты, полученные с помощью вычислительных экспериментов, полностью подтверждают теоретические исследования. Важной особенностью данного метода является возможность моделирования процесса распространения волны на расстояние порядка десятков метров в нелинейной среде.

Бесплатно

Экспериментальное исследование плоского оптического элемента, фокусирующего в кольцо

Арефьев Е.Ю., Гилев В.А., Голуб М.А., Казанский Н.Л., Карпеев С.В., Сисакян И.Н., Сойфер В.А., Соловьев B.C., Тихонов Д.Н., Уваров Г.В.

Статья научная

С помощью автоматизированного оптико-цифрового комплекса проводится экспериментальное исследование плоского оптического элемента, фокусирующего в кольцо. Описывается комплекс автоматизации эксперимента с элементами плоской оптики. Приводятся результаты эксперимента, позволившие определить ширину формируемого кольца и распределения энергии в сечениях фокальной области.

Бесплатно