Дифракционная оптика, оптические технологии. Рубрика в журнале - Компьютерная оптика
Статья научная
В статье рассматривается задача расчета оптического элемента из двух отражающих поверхностей, формирующего заданное распределение освещенности с плоским фронтом, при условии точечного источника света. Формулируется понятие слабого решения для данной задачи, а также устанавливается эквивалентность данной задачи и задачи перемещения масс Монжа-Канторовича с некоторой функцией стоимости.
Бесплатно
Статья научная
Для успешной реализации символьного кодирования показана необходимость учёта влияния многолучевой интерференции на форму чирпированного импульса, распространяющегося по оптоволоконному тракту разветвлённой сети либо сети, содержащей активные компоненты управления. Для выявления требуемых огибающей и чирпа проведено математическое моделирование динамики формы оптического импульса в случае действия многолучевой интерференции, дисперсии, нелинейного изменения показателя преломления и затухания. Получено аналитическое выражение для комплекснозначной амплитуды импульса, минимально искажаемого в линии с единственным источником интерференции. Найдена оптимальная форма импульса по минимуму среднеквадратического отклонения выходной формы от входной для конкретного примера. Установлено, что нелинейное преломление приводит к смещению импульса в пределах 5% от длительности периода. Затухание уменьшает пиковую мощность в пределах 10%. Действие дисперсии сводится к расширению пика импульса, интерференции - к размытию его фронтов.
Бесплатно
Статья научная
Показана необходимость учёта отражённого сигнала в волоконно-оптической системе связи, использующей двустороннюю передачу на единственной длине волны. Методом дополнительного кодирования сетевых узлов предложено идентифицировать состояние «loop», отличая его от результата отражений, возникающих вследствие не идеальности волоконно-оптического тракта. Для успешной реализации данной технической идеи необходимо обеспечить неизменность передаваемого информационного параметра, заключающегося в форме огибающей мощности импульса. Проведено математическое моделирование динамики формы оптического импульса в случае действия многолучевой интерференции, дисперсии, нелинейного изменения показателя преломления и затухания. Установлено, что существенными факторами искажений являются нелинейные эффекты и дисперсия, а многолучевая интерференция проявляется в виде размытия формы действием высших порядков. В то же время действие первого интерференционного порядка может быть скомпенсировано подбором огибающей мощности.
Бесплатно
Статья научная
В рамках допущений о хорошей локализации энергии волноводных мод в тонкой плёнке и о малости по сравнению с длиной волны излучения среднеквадратичных отклонений и интервалов автокорреляции шероховатостей границ плёнки получено аналитическое решение задачи о разделении вкладов в коэффициенты затухания мод ТЕ-поляризации эффектов материального поглощения и поверхностного рассеяния света. На основе этого решения сформулирован алгоритм восстановления мнимой части комплексного показателя преломления плёнки, использующий вещественные части постоянных распространения и коэффициенты затухания двух ТЕ-мод плёнки, измеряемые методом волноводной спектроскопии. Эффективность подхода подтверждена расчётом дифракционных полей, возникающих при распространении волноводных мод вдоль плёнок с шероховатыми границами.
Бесплатно
Статья научная
Предложены принципы построения защищённого сегмента RoF в субтерагерцовом диапазоне частот, обеспечивающего независимую оптическую модуляцию частотными свойствами радиоканала и параметром управления фазированной антенной решётки. Предложена схема построения сегмента RoF для W-диапазона. Получены результаты режима совместной передачи двух мод, одна из которых является поляризованной, режима управления частотными свойствами радиоканала, режима формирования сигнала со спиральным фронтом, режима передачи модулированного оптического сигнала совместно с поляризованным сигналом со спиральным фронтом. Проведено моделирование сигналов с заданным спин-орбитальным состоянием на основе гамильтонова подхода. Представлены результаты расчёта фазово-амплитудного фильтра.
Бесплатно
Зеркальные лазерные пучки Эйри
Статья научная
В работе рассмотрен новый тип пучков Эйри, описываемых суперпозицией ограниченных по n-му нулю (или экстремуму) смещенных и зеркально отраженных функций Эйри. Распределение таких зеркальных функций Эйри, гладко сшитых в начале координат по месту усечения, напоминает четные и нечетные моды Эрмита-Гаусса. Однако пучки, согласованные с зеркальными функциями Эйри не сохраняют свой вид в дальней зоне, а их спектр описывается косинусной функцией от нелинейного аргумента (с кубической и линейной зависимостью). При распространении зеркальные пучки Эйри демонстрируют расходимость, пропорциональную квадрату пройденного расстояния.
Бесплатно
Зонная пластинка на мембране для жёсткого рентгеновского излучения
Статья научная
Описывается моделирование и изготовление Френелевской зонной пластинки из серебра на мембране из нитрида кремния, созданной совместно ИСОИ РАН и Университетом Сэнт-Эндрюса (Шотландия), с диаметром 200 мкм, крайней зоной 287 нм (всего 176 зон, или 88 периодов), глубиной рельефа 460 нм, фокусным расстоянием 250 мм, рассчитанной для длины волны 2,29А (Cr) (энергия кванта 5,4 Кэв) и с расчётной эффективностью около 3%.
Бесплатно
Зонная структура трехмерных фотонных аппроксимантов квазикристалла
Статья научная
В работе теоретически исследована зонная структура трехмерных фотонных аппроксимантов квазикристаллов. Обнаружено, что аппроксиманты различных порядков имеют большие, почти изотропные запрещенные зоны для широкого диапазона диэлектрической постоянной. Исследовано влияние координации атомов на размер и порог фотонной запрещенной зоны. Сделан вывод о наличии полной запрещенной зоны у трехмерного фотонного квазикристалла с шестимерной объемно-центрированной кубической решеткой.
Бесплатно
Статья научная
Разработан и успешно применен метод высокочастотной лазерной абляции с использованием двухкоординатного сканатора луча для создания дифракционного оптического элемента терагерцового диапазона с непрерывным микрорельефом. Приведены результаты исследования микрорельефа полученного кремниевого фокусатора Гауссова пучка в квадратную область.
Бесплатно
Изготовление оптического делителя для «смартлинк соединения» с использованием SLA- и FDM-технологий
Статья научная
В ходе проведения теоретических исследований в области разработки оптических делителей сигналов между двумерными массивами VCSEL-лазеров и pin-фотодиодов приёмо-передающих модулей полнодуплексных «смартлинк соединений» на основе конструктивных элементов, изготовленных методами 3D-печати, разработан оптический многоканальный делитель сигналов для полнодуплексных «смартлинк соединений» с возможностью его изготовления с использованием SLA- и FDM-технологий.
Бесплатно
Изменение оптических характеристик гидросферы в присутствии синтетически активных веществ
Статья научная
Представлены результаты экспериментальных исследований изменения спектральных характеристик водного растения - Элодеи бразильской (Elodea Brazilian, Egeria densa) под действием синтетических активных веществ и солей кадмия. В качестве критерия использован дифференциальный коэффициент обратного рассеяния, выражающий изменение концентрации хлорофилла в растении при воздействии поллютантов. Методом флуоресцентной конфокальной микроскопии проведён детальный анализ структурных изменений в клетках растения. Показано, что синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ) солюбилизируют белки мембран клетки, приводя к существенному изменению проницаемости и, как следствие, оптических характеристик биологической среды.
Бесплатно
Изменение траектории наборов пучков Эйри с помощью несущих пространственных частот
Статья научная
В данной работе исследуется изменение траектории распространения набора автофокусирующихся лазерных пучков с использованием дробного преобразования Фурье. Рассмотрены кластеры смещённых ограниченных пучков Эйри-Гаусса, дополненных фазовой функцией, отклоняющей пучок аналогично призме. Смещение и фазовое отклонение (в соответствии с несущими пространственными частотами) позволяют менять траекторию распространения набора автофокусирующихся пучков. На основе численного моделирования выполнено исследование влияния рассматриваемых параметров на свойства автофокусировки кластера пучков Эйри-Гаусса.
Бесплатно
Измерение дифракционной эффективности ДОЭ по многим порядкам дифракции
Статья научная
Представлены результаты разработки и исследования устройства для измерения дифракционной эффективности дифракционных оптических элементов (ДОЭ) одновременно во многих дифракционных порядках и в большом динамическом диапазоне изменения интенсивности. Рассмотрены два метода расширения динамического диапазона цифровых фотоматриц и их технические реализации.
Бесплатно
Измерение орбитального углового момента астигматического пучка Эрмита-Гаусса
Статья научная
Рассмотрены три разных типа астигматических Гауссовых пучков, комплексная амплитуда которых в зоне дифракции Френеля описывается многочленом Эрмита с номером (n, 0) c комплексным аргументом. Первый тип - это оптический Гауссов вихрь с круговой симметрией и топологическим зарядом n, прошедший цилиндрическую линзу. При распространении оптический вихрь «распадается» на n оптических вихрей первого порядка. Его орбитальный угловой момент на один фотон равен n. Второй тип - это эллиптический оптический Гауссов вихрь с топологическим зарядом n , прошедший цилиндрическую линзу. При специальном выборе степени эллиптичности (1:3) такой пучок сохраняет свою структуру при распространении и вырожденный ноль интенсивности на оптической оси не «распадается» на n оптических вихрей. Орбитальный угловой момент такого пучка дробный и не равен n. Третий тип - это астигматический пучок Эрмита-Гаусса порядка ( n , 0), который формируется после прохождения пучком Эрмита-Гаусса цилиндрической линзы...
Бесплатно
Статья научная
Разработан и экспериментально воплощен метод измерения орбитальных параметров Стокса, включая орбитальный угловой момент как неоднородного астигматического пучка, так и однородного неастигматического структурированного пучка, в оптической системе первого порядка. В процессе измерений мы использовали свойства первой и второй критических плоскостей, возникающих вблизи фокусасферической линзы и ее двойного фокуса соответственно, которые являются плоскостями наблюдения. Теоретически и экспериментально обнаружено, что в критических плоскостях возникает не только равенство радиусов пучков в x- и y-направлениях, но также разность фаз Гуи в x- и y-компонентах испытывает резкие изменения на π/2 и 2πn, n=0, 1, 2, ..., в первой и второй критических плоскостях соответственно. Кроме того, в критических плоскостях проявляется эффект взаимности между поперечным моментом интенсивности Wxy и орбитальным угловым моментом, а также эффект самовосстановления всех параметров пучка во второй критической плоскости, присущих исходному пучку. Эти свойства структурированного пучка позволяют найти все три орбитальных параметра Стокса посредством измерения трех Wxx, Wyy, Wxy моментов интенсивности с 4 % погрешности измерений, а также отобразить состояния пучка в виде прямого и обратного вращения траектории на орбитальную сферу Пуанкаре.
Бесплатно
Измерение радиуса кривизны сферической поверхности на основе уравнения переноса интенсивности
Статья научная
Уравнение переноса интенсивности обеспечивает новый неинтерферометрический и неитеративный доступ к количественной информации о фазе световой волны посредством измерения распределений интенсивности. Это уравнение можно использовать для реализации простого и точного измерения пространственной фазы для оптического тестирования сферических поверхностей. Для реализации метода требуется только КМОП-камера, с помощью которой происходит регистрация поперечных распределений интенсивности поля в нескольких плоскостях. Обработка экспериментальных измерений с помощью специализированного программного обеспечения позволяет восстановить значение радиуса кривизны тестируемой сферической поверхности с высокой точностью. Для оценки точности значение радиуса кривизны тестируемой сферической поверхности, рассчитанное предлагаемым авторами методом, было сопоставлено с интерферометрическими измерениями. Разница полученных значений составила менее 0,01 %, что свидетельствует о хорошем согласовании данных.
Бесплатно
Измерение светорассеяния в зависимости от радиуса кривизны края апертурной диафрагмы
Статья научная
Экспериментально показано, что при ограничении распространения некогерентного светового пучка непрозрачным металлическим экраном с острой кромкой края экрана энергия рассеянного на крае экрана света будет примерно в два раза больше, чем при рассеянии на выпуклом гладком крае с радиусом кривизны большем 10-15 мм. Причем, если радиус кривизны выпуклого гладкого края экрана уменьшить в три раза, то энергия рассеянного света, попавшего в область тени за экраном, увеличиться примерно в 1,3 раза.
Бесплатно
Измерения малых динамических смещений интерферометром Майкельсона со сферическими волновыми фронтами
Статья научная
В статье представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований применения лазерного оптоэлектронного интерферометра Майкельсона со сферическими волновыми фронтами для измерения малых динамических смещений. Рассмотрен оптоэлектронный метод регистрации сигнала лазерного интерферометра и предложен алгоритм обработки сигнала. Данная методика позволяет определить значение и величину динамических смещений с высокой чувствительностью и точностью.
Бесплатно
Изображающие системы на основе обобщённых линз
Статья научная
Рассматривается возможность использования обобщённых линз в изображающих оптических системах. Для получения отображения точки в точку предлагается использовать две обобщенные линзы в системе, подобной Фурье-коррелятору, где вторая линза устанавливается так, чтобы при падении на систему плоской волны на выходе оптической системы формировалась плоская волна. Показано, что для обобщённых линз с небольшим отклонением степени от 2 такая система формирует довольно качественное изображение. Для тестирования системы использовалась стандартная радиальная светотехническая таблица, позволяющая определить основные оптические характеристики.
Бесплатно
Изображающий спектрометр на основе дискретного интерференционного фильтра
Статья научная
Рассмотрены свойства спектрального фильтра Edmund Optics (400 - 700 нм). Показано, что функция пропускания фильтра далека от идеальной формы, которую приводит производитель. Рассмотрен спектрометр на основе этого фильтра, показано, что, несмотря на не слишком хорошую функцию спектрального пропускания фильтра, удаётся добиться ошибки формирования спектра не более 13 %.
Бесплатно
