Дифракционная оптика, оптические технологии. Рубрика в журнале - Компьютерная оптика
Статья научная
Выполнено сравнительное численное исследование сохранения свойств отдельных пучков Лагерра-Гаусса и их суперпозиций в случайной среде. Моделирование основано на расширенном принципе Гюйгенса-Френеля. Исследования показали, что увеличение числа колец мод Лагерра-Гаусса при сохранении порядка оптического вихря позволяет увеличить отношение энергии минимального информативного коэффициента к энергии максимального паразитного коэффициента, что важно при детектировании закодированной в коэффициентах информации. Кроме того, увеличение числа колец несколько нивелирует более сильное воздействие случайных флуктуаций на пучки с высокими топологическими зарядами. Этот эффект можно объяснить структурной избыточностью многокольцевых распределений (в каждом кольце вихревая фазовая структура пучка повторяется). Аналогичный результат был получен для пучков, соответствующих двухмодовой суперпозиции. Лучший результат по сохранению информации получен для суперпозиции с дублированием информации в комплексно-сопряжённых коэффициентах, а лучшее отношение информативной энергии к паразитной было получено для пучков с наибольшей площадью поперечного распределения.
Бесплатно
Статья научная
Выполнено сравнительное численное исследование формирования в фокальной плоскости близкорасположенных световых пятен с помощью дифракционной решётки и бинарных оптических элементов, согласованных с модами Эрмита-Гаусса. Показано, что при низких индексах мод обеспечивается хорошее качество формирования световых пятен и относительная устойчивость к хроматической дисперсии. Эксперименты с импульсным и перестраиваемым лазерами показали перспективность использования фазовых оптических элементов, согласованных с модами ТЕМ(1,0) и ТЕМ(1,1), для фокусировки в набор близкорасположенных световых пятен.
Бесплатно
Исследование фокусировки поляризационно-неоднородных лазерных пучков высокого порядка
Статья научная
Рассмотрено исследование фокусировки пучков с радиальной и азимутальной поляриза-циями, сформированных разработанной ранее оптической системой, основанной на сумми-ровании двух пучков с круговой поляризацией. Исследование проводилось методом конфокальной микроскопии. Проведённые эксперименты показали различия распределений интенсивности в фокальной области для разных типов неоднородно-поляризованных пучков и в целом согласуются с результатами проведённого численного моделирования.
Бесплатно
Исследование фокусирующих свойств зонной пластинки для жёсткого рентгеновского излучения
Статья научная
Описываются изготовление и исследование бинарной зонной пластинки из серебра на мембране из нитрида кремния с диаметром 200 мкм, крайней зоной 287 нм, глубиной рельефа 460 нм, рассчитанной для длины волны 2,29 ангстрем с расчётной эффективностью около 3 %. Экспериментально c помощью матричного детектора с элементом разрешения 13?13 мкм было обнаружено, что в зоне Френеля возникает и устойчиво сохраняется на расстоянии 20 - 60 мм (фокусное расстояние - 250 мм) центральный максимум интенсивности, который на 6 % выше окружающего фона интенсивности.
Бесплатно
Исследование формирования осевого отрезка с помощью оптимизированного бинарного ДОЭ
Статья научная
Проведено численное и экспериментальное исследование действия оптимизированного бинарного ДОЭ, предназначенного для формирования продольного отрезка с равномерной интенсивностью, в условиях изменения параметров освещающего пучка.
Бесплатно
Исследование формирования световых полей с различной скоростью вращения распределения интенсивности
Статья научная
Исследованы световые поля с различной скоростью вращения распределения интенсивности, полученные на основе оптики спиральных пучков. Изучено влияние параметров освещающего пучка на качество генерации исследуемых световых полей. Поля формировались с помощью фазового пространственного ЖК-модулятора HOLOEYE HEO-1080. Экспериментальные результаты согласуются с расчётными.
Бесплатно
Статья научная
В настоящей работе описан синтез и измерены оптические характеристики азополимера на основе поли-N-эпоксипропилкарбазола и хромофора 4-(4-нитрофенилазо)-анилина, Найдены закономерности в формировании поверхностных микроструктур под действием Гауссова пучка, сфокусированного на плёнке синтезированного полимера. Продемонстрировано анизотропное формирование поверхностных микроструктур при линейной поляризации лазерного излучения. Изучена зависимость образования микроструктуры от плотности мощности пучка, а также экспериментально исследованы нелинейные оптические эффекты, возникающие в структуре азополимера под действием высокоинтенсивного лазерного луча. Описаны нелинейные эффекты, возникающие при образовании микроструктур при помощи пучков с линейной и эллиптичной поляризацией.
Бесплатно
Исследование характеристик оптических стекол при воздействии факторов космического пространства
Статья научная
В работе приводится описание оптико-электронного устройства ДЧ-ОПТИКА, разработанного авторами статьи и предназначенного для экспериментального исследования изменения оптических свойств стекла при воздействии на поверхность потоков высокоскоростных пылевых частиц микронных размеров. Устройство позволяет в автоматическом режиме измерять индикатрису рассеяния и коэффициент спектрального пропускания для каждой точки образца с шагом 0,5 мм. Особенностью разработанного устройства являются малые габариты и возможность работы в вакууме, что позволяет использовать его в камере ускорителя для моделирования факторов космического пространства. Приведены результаты эксперимента на ускорителе микрочастиц для стекла К-8 с использованием алюминиевой пудры ПАП-1 с характерным размером 1-3 мкм и скоростями 2-8 км/с. Устройство позволяет измерять изменение спектрального пропускания прозрачных материалов в области UV и RGB с точностью 0,005 %, что превосходит чувствительность некоторых известных спектрофотометров.
Бесплатно
Статья научная
В работе рассмотрены варианты использования полупроводниковых оптических усилителей в системах волоконно-эфирной структуры. Получены теоретические оценки параметров работы оптического усилителя, модулятора и детектора, реализованных на базе полупроводникового оптического усилителя, а также оценки параметров этих устройств при использовании полупроводникового оптического усилителя в качестве единого многофункционального оптического устройства: усилитель-модулятор-детектор.
Бесплатно
Исследование электромагнитного поля в одномерных фотонных кристаллах с дефектами
Статья научная
Проведены расчеты с использованием метода трансфер матриц одномерных фотонных кристаллов с элементами беспорядка и наличием дефектов. Амплитуда сигнала электромагнитного поля внутри структуры при частоте дефектной моды выше, чем в случае с другими частотами. Если дефект расположен в центре кристалла, сохраняется вероятность усиления амплитуды сигнала, несмотря на наличие разупорядоченности по толщинам слоев. При увеличении числа слоев в кристалле поле на дефекте усиливается в несколько раз.
Бесплатно
Статья научная
Проведены экспериментальные исследования температурных полей в конструкционной стали 40ХНМА при воздействии лазерных потоков, сформированных фокусаторами излучения. Для определения температуры в зоне лазерного воздействия использовался инфракрасный термометр «Кельвин». Воздействие на объекты полосовых движущихся энергетических источников предоставляет возможность обеспечить выравнивание значений максимальных температур в поперечных сечениях зоны термического влияния, а увеличение плотности мощности лазерного излучения по краям полосы компенсирует повышенный теплоотвод с периферийных участков
Бесплатно
Калибровка взаимного расположения стереокамеры и трёхмерного сканирующего лазерного дальномера
Статья научная
В работе описан метод, позволяющий решать задачу определения взаимного положения многолучевого лидара и стереокамеры. Метод не накладывает никаких ограничений на место, в котором должна проводиться калибровка. Калибровка осуществляется с использованием калибровочного щита, который представляет собой плоский прямоугольник со специальными маркерами. Для калибровки используются трёхмерные соответствия. Вначале осуществляется поиск трёхмерных координат угловых точек калибровочного щита в системах координат камер стереопары, а также в системе координат лидара. Далее с помощью оптимизационных методов осуществляется вычисление параметров калибровки. Проведена серия виртуальных и натурных экспериментов, результаты которых показывают, что предложенный метод позволяет осуществить калибровку с точностью, сравнимой с погрешностью сенсоров. Предлагаемый метод позволяет улучшить точность калибровки за счёт одновременного использования информации с двух камер стереопары и подходит для лидаров как с низкой, так и с высокой плотностью точек.
Бесплатно
Калибровка изображающего гиперспектрометра
Статья научная
Приводится описание точной калибровки гиперспектрометра на основе схемы Оффнера. Рассматривается влияние калибровки на точность регистрации спектральных распределений. Приводятся данные экспериментальных исследований в сравнении с результатами точных измерений спектральных распределений на высокоточном лабораторном спектрометре MS7504i.
Бесплатно
Калибровка оптической системы для трёхмерных измерений в гидродинамической трубе
Статья
Для проведения бесконтактных трёхмерных измерений в гидродинамических трубах фотограмметрическими методами требуется уточнение стандартной модели формирования изображения в съёмочной камере, учитывающее эффект преломления лучей на границах оптических сред, а именно, на границе воздух–стекло и стекло–рабочая жидкость. В статье представлены модель формирования изображения для случая съёмки в рабочем пространстве, включающем различные оптические среды, и методика калибровки оптической системы для проведения трёхмерных измерений координат объектов сцены с учётом имеющихся границ оптических сред. Приведены результаты экспериментальных исследований по калибровке системы трёхмерных измерений для случая съёмки объекта через две границы оптических сред.
Бесплатно
Статья научная
Для четырехволнового преобразователя излучения в двумерном многомодовом волноводе с тепловой нелинейностью при малом коэффициенте отражения проанализировано влияние пространственной структуры волн накачки на качество обращения волнового фронта. Показано, что полуширина модуля функции размытия точки четырехволнового преобразователя излучения по мере уменьшения радиуса Гауссовых волн накачки на гранях волновода уменьшается, наблюдается улучшение качества обращения волнового фронта. Для четырехволнового преобразователя излучения в двумерном волноводе с бесконечно проводящими поверхностями показано наличие точек «генерации», вблизи которых наблюдается резкое увеличение амплитуды объектной волны, вид которой полностью определяется одной из мод волновода.
Бесплатно
Статья научная
При больших коэффициентах отражения исследовано качество преобразования излучения при четырёхволновом взаимодействии на тепловой нелинейности с учетом обратной связи на сигнальную и объектную волны. Показано, что оптимальным режимом работы четырёхволнового преобразователя на тепловой нелинейности является режим, при котором интенсивности волн накачки равны, и происходит компенсация фазового набега, возникающего вследствие самовоздействия волн накачки. При таком режиме работы четырёхволнового преобразователя излучения по сравнению со случаем отсутствия обратной связи на сигнальную и объектную волны с ростом интенсивности волн накачки наблюдается значительное увеличение амплитудного коэффициента отражения. При этом, несмотря на уменьшение ширины полосы пространственных частот объектной волны с ростом интенсивности волн накачки, качество преобразования излучения при наличии обратной связи на сигнальную и объектную волны оказывается лучше, чем при ее отсутствии.
Бесплатно
Когерентная суперпозиция пучков Лагерра-Гаусса с разными длинами волн: цветные оптические вихри
Статья научная
Рассчитан топологический заряд осевой когерентной суперпозиции пучков Лагерра-Гаусса разных «цветов», у каждого из которых своя длина волны и разный топологический заряд. Оказалось, что топологический заряд такой суперпозиции равен топологическому заряду пучка Лагерра-Гаусса с большей длиной волны, независимо от величины весового коэффициента этого пучка в суперпозиции и от величины его топологического заряда. Интересно, что мгновенный топологический заряд такой суперпозиции сохраняется, а распределение интенсивности (усредненное по времени) «цветного» оптического вихря меняет свою световую «гамму»: если в ближней зоне с ростом радиуса цвета световых колец (радуга) меняются согласно их топологическому заряду в суперпозиции от меньшего топологического заряда к большему, то при распространении в пространстве (в дальней зоне) с ростом радиуса цвета колец в радуге располагаются в обратном порядке от большего топологического заряда к меньшему. Показано также, что специальным подбором длин волн (синего, зеленого и красного) в трехцветной композиции однокольцевых пучков Лагерра-Гаусса можно получить на некотором расстоянии усредненное по времени световое кольцо белого цвета.
Бесплатно
Когерентность вихревых псевдобесселевых пучков в турбулентной атмосфере
Статья научная
Проведено теоретическое исследование когерентных свойств вихревых конических волн, распространяющихся в турбулентной атмосфере. При анализе использовалось аналитическое решение уравнения для поперечной функции взаимной когерентности второго порядка поля оптического излучения. Рассматривались следующие характеристики когерентности вихревых конических волн: степень когерентности, радиус когерентности, среднеквадратичный и интегральный масштабы степени когерентности. Проанализирована зависимость этих характеристик от параметров оптического излучения и турбулентной атмосферы. Отмечается наличие высокой чувствительности среднеквадратичного и интегрального масштабов степени когерентности вихревых конических волн, в отличие от радиуса когерентности этих волн, к влиянию атмосферной турбулентности.
Бесплатно
Комбинированные голограммные оптические элементы для индикаторов знако-символьной информации
Статья научная
В статье предложен комбинированный голограммный оптический элемент для оптических систем многоцветных индикаторов знако-символьной информации. Данный элемент сочетает в себе функции четырёхуровневых дифракционных решёток с повышенной дифракционной эффективностью и спектральных плазмонных фильтров с изменяемой полосой пропускания в зависимости от угла падения излучения. Проведённые теоретические исследования свидетельствуют о возможности объединения двух типов элементов в одной комбинированной структуре.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматривается методика компенсаций аберраций волнового фронта в телескопе космического аппарата. В соответствии с предлагаемой методикой сначала выполняется расчет функции рассеяния точки для диапазона параметров температурного поля и положений зеркал. Затем выбирается наиболее близкое к измеренному расчетное значение функции рассеяния точки, которое принимается за исходное для процедуры оптимизации, в соответствии с которой определяется набор параметров, наиболее точно аппроксимирующих измеренную функцию рассеяния точки.
Бесплатно
