Дифракционная оптика, оптические технологии. Рубрика в журнале - Компьютерная оптика
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
Импульсная терагерцовая голография с разрешением во времени в дисперсионных средах
Статья научная
Рассмотрена математическая модель голографического восстановления рельефа фазового объекта из дифракционных картин импульсного терагерцового излучения, записанных в дисперсионной среде. Дополнены алгоритмы численного распространения волнового фронта для учёта дополнительного фазового набега на каждой частотной компоненте, возникающего из-за распространения в дисперсионной среде. Проведено сравнение восстановленных фазовых изображений для случаев учёта и неучёта дисперсии среды. Показано, что для суммированного по частотам двумерного изображения нормированное среднеквадратичное отклонение при неучёте дисперсии среды составляет 0,3 при распространении волнового фронта на расстояние 10 мм и увеличивается до 0,45 с увеличением расстояния до 70 мм.
Бесплатно
Статья научная
Теоретически и численно показано, что при острой фокусировке оптического вихря с круговой поляризацией происходит инверсия продольной составляющей вектора спинового углового момента. При этом если на входе в оптическую систему свет имел левую круговую поляризацию, то в фокусе вблизи оптической оси он будет иметь правую круговую поляризацию. Так как данный эффект происходит вблизи фокуса, где имеет место обратный поток энергии, то такую инверсию спинового углового момента можно использовать для обнаружения обратного потока энергии.
Бесплатно
Инверсия циркулярной поляризации в анизотропных оптических волокнах с крутильной акустической волной
Статья научная
В данной статье изучена акустооптическая трансформация циркулярно-поляризованной фундаментальной моды в циркулярном одномодовом анизотропном оптическом волокне с бегущей крутильной акустической волной основного порядка. Впервые получены аналитические выражения для резонансных оптических мод и спектра постоянных распространения путем применения резонансной теории возмущений к скалярному волновому уравнению. Это позволило последовательно описать экспериментально продемонстрированную взаимную трансформацию линейно-поляризованных LP0-мод волокна с учетом сдвига оптической частоты. Предсказан новый эффект акустически управляемой инверсии знака спинового углового момента фундаментальной моды. Установлена возможность генерации запутанных оптических состояний, в которых запутанными являются направление поляризации и частота оптического пучка.
Бесплатно
Индекс сингулярности и орбитальный угловой момент пучка с гибридной поляризационной сингулярностью
Статья научная
Кроме скалярных оптических вихрей, имеющих топологический заряд, спиральный волновой фронт и несущих орбитальный угловой момент, который может передаваться частицам и вращать их по круговым траекториям, известны и поляризационные оптические вихри, у которых состояние поляризации в сечении пучка изменяется с изменением азимутального угла. У таких вихрей есть точки поляризационной сингулярности, которые описываются индексами, аналогичными топологическому заряду. Но до сих пор не рассматривались поляризационные орбитальные угловые моменты для поляризационных вихрей. Хотя лазерные пучки с неоднородной поляризацией могут осуществлять спиральный перенос вещества в средах, чувствительных к поляризации. В данной работе рассмотрены два возможных определения поляризационных орбитальных угловых моментов. Один орбитальный угловой момент пропорционален азимутальной скорости изменения направления вектора линейной поляризации, а второй (гибридный орбитальный угловой момент) пропорционален азимутальной скорости изменения степени эллиптичности эллипса поляризации. Например, нормированный поляризационный орбитальный угловой момент равен порядку цилиндрического векторного пучка и также равен порядку пучка Пуанкаре.
Бесплатно
Статья научная
В данной работе для разных векторных и гибридных световых полей, в том числе для полей с многими точками поляризационной сингулярности, найдены индексы поляризационной сингулярности по известной формуле М. Берри, которая применяется обычно для нахождения топологического заряда скалярных вихревых световых полей. Показано, что у полей, состояние поляризации которых зависит только от полярного угла в сечении пучка, могут быть либо линии поляризационной сингулярности, исходящие из центра, либо одна точка поляризационной сингулярности, находящаяся в центре сечения пучка. Если состояние поляризации поля зависит только от радиальной переменной, то такие поля не имеют точек поляризационной сингулярности и их индекс равен нулю. Если поляризационное состояние векторного поля зависит от обеих полярных координат, то такое поле может иметь несколько точек поляризационной сингулярности, расположенных в разных местах в сечении пучка. Также мы рассмотрели векторное поле с радиальной поляризацией высокого порядка и с действительным параметром. Такое поле при разных значениях параметра имеет либо несколько линий поляризационной сингулярности, исходящих из центра, либо особую точку в центре. При этом индекс поляризационной сингулярности такого поля при разных параметрах может быть либо полуцелым, либо целым, либо нулевым.
Бесплатно
Статья научная
В данной работе продемонстрировано возникновение индуцированного кругового дихроизма для фундаментальной моды в волоконных резонаторах петлевого и кольцевого типа при внесении оптически активного элемента в петлю (кольцо) резонатора. Изменение параметров резонатора, оптически активного элемента или длины волны входящего поля позволяет устанавливать величину наведённого дихроизма и фактически усиливать оптическую активность элемента. Показано, что данные резонаторы могут быть использованы в качестве рабочих элементов полностью волоконных поляризаторов для фундаментальной моды.
Бесплатно
Интегральные представления решений системы уравнений Максвелла для анизотропных сред
Статья научная
В работе получены интегральные представления решений системы уравнений Максвелла для анизотропных сред. Наряду с представлением решений в трехмерном пространстве, получены интегральные представления для решений системы уравнений Максвелла в виде поверхностных волн на границе диэлектрика с отрицательной диэлектрической проницаемостью и анизотропным материалом. Интегральные представления получены с помощью разложения по собственным волнам однородной анизотропной среды, распространяющимся в положительном направлении.
Бесплатно
Статья научная
Найдены в элементарных функциях решения двунаправленного уравнения распространения оптических импульсов в волоконных световодах для степенных функций отклика нелинейной среды на внешнее гармоническое возмущение.
Бесплатно
Статья научная
Разработана и экспериментально исследована оптическая система для преобразования линейно-поляризованных лазерных пучков в цилиндрические векторные пучки. Схема основана на когерентном сложении модовых пучков с использованием интерферометра Маха-Цендера. Простота и универсальность схемы достигается за счёт применения разных участков в площади пространственного модулятора света для одновременной генерации двух пространственно разнесённых заданных модовых пучков. Каждый из пучков далее распространяется в одном из плеч интерферометра, подвергается необходимым поляризационно-фазовым преобразованиям для получения цилиндрического векторного пучка после сложения модовых пучков.
Бесплатно
Статья научная
Реализован синтез полимерных матриц фотонных кристаллов методом интерференционной литографии. Запись решетки осуществлялась излучением гелий-кадмиевого лазера на длине волны 442нм в фоторезисте SU-8. Использование длины волны, соответствующей области слабого поглощения фоторезиста, позволило обеспечить однородность структуры по глубине фотоматериала. Определены оптимальные параметры экспозиции и обработки фоторезиста для получения пористой структуры, соответствующей орторомбической решетке.
Бесплатно
Интерференционные логические элементы на основе фотонного кристалла с y-образным дефектом
Статья научная
В работе показана перспективность использования фотонного кристалла с Y-образным дефектом для построения интерференционных логических элементов, реализующих различные логические операции. Приведены результаты численного моделирования интерференционных логических элементов на основе такого фотонного кристалла, реализующих логические операции «И», «ИЛИ», «НЕ». Показана возможность построения интерференционных логических элементов, реализующих логическую операцию «ИЛИ-НЕ», на основе каскадирования интерференционных логических элементов, основанных на фотонных кристаллах с Y-образным дефектом. Показано отсутствие проблемы «неопределенности фазы» у построенного элемента.
Бесплатно
Информационная технология коррекции теневых искажений на цветных цифровых изображениях
Статья научная
В работе рассматривается информационная технология коррекции теневых искажений на цветных цифровых изображениях, получаемых путем фотографирования произведений живописи с целью их репродукции. Теневые искажения возникают вследствие различной интенсивности освещения картины с двух сторон. Решается задача выделения области тени и последующей цветовой коррекции в этой области. Приводятся результаты обработки реальных изображений по предложенной технологии.
Бесплатно
Использование волноводного резонанса для создания нанооптических спектральных пропускающих фильтров
Статья научная
Рассмотрена оптимизация нанооптического пропускающего спектрального фильтра. Структура рассчитанного устройства учитывает особенности последующего изготовления данного фильтра методом наноимпринтинга. Оптимизация фильтра выполнена на вычислительном кластере с использованием параллельного асинхронного стохастического метода. Приведен анализ погрешностей изготовления рассчитанной наноструктуры, которые характерны для метода наноимпринтинга.
Бесплатно
Статья научная
С использованием генетического алгоритма оптимизирована структура брэгговского световода с полой сердцевиной на максимальное отражение света от многослойной оболочки. Представлено краткое описание метода и основные результаты.
Бесплатно
