Дифракционная оптика, оптические технологии. Рубрика в журнале - Компьютерная оптика
Статья научная
Рассмотрено трёхволновое взаимодействие сонаправленных магнитоакустических и альфвеновских волн в тепловыделяющей ионизованной среде. Показано, что в условиях тепловой неустойчивости альфвеновские волны могут усиливаться благодаря параметрической перекачке энергии от неустойчивых магнитоакустических волн.
Бесплатно
Пассивная атермализация рефракционно-дифракционных пластмассово-линзовых объективов
Статья научная
Исследованы возможности пассивной атермализации пластмассово-линзовых систем. В частности, представлены схемные решения двух рефракционно-дифракционных объективов, терморасфокусировка которых устранена оптическим и механическим способами соответственно. Оценена достижимая ширина рабочего спектрального диапазона представленных рефракционно-дифракционных объективов.
Бесплатно
Статья научная
С помощью недавно открытых асимметричных лазерных пучков Лагерра-Гаусса осуществлён захват и передача орбитального углового момента диэлектрическим микрочастицам. При этом экспериментально показано, что при постоянном топологическом заряде и увеличивающемся параметре асимметрии пучка возрастает скорость движения полистироловых шариков при их движении по траектории в форме полумесяца.
Бесплатно
Передача спинового углового момента диэлектрической микрочастице
Статья научная
Показано, что в остром фокусе у лазерного пучка с линейной поляризацией имеет место только поперечное распределение вектора плотности спина (фотонные колёса или фотонный вертолет). Для оптического вихря с линейной поляризацией из-за орбитально-спиновой конверсии в фокусе появляются продольные и поперечные компоненты вектора плотности спина. Экспериментально продемонстрирована спин-орбитальная конверсия, когда Гауссов пучок с круговой поляризацией в фокусе формирует поперечный поток энергии (орбитальный угловой момент), который передаётся микрочастице, вращая вокруг центра масс. Смена направления круговой поляризации (с левой круговой на правую) меняет направление вращения микрочастицы. Показано также, что вихревой пучок с любым целым топологическим зарядом и азимутальной поляризацией в фокусе формирует вектор плотности спина только с осевой проекцией (полная магнетизация), а поперечного спина нет.
Бесплатно
Статья научная
Экспериментально исследована возможность построения атмосферной оптической системы связи в ближнем ИК-диапазоне на основе пары медиаконвертеров сигнала формата 100Base-TX/1000BASE-T в формат 1000BASE-SX/LX с SFP-трансиверами DEM-310GT. Проведена модификация коннектора волоконного кабеля FAN-OUT TUBING FTB900 SN-Y4, идущего из приемного коллиматора излучения для согласования с трансивером DEM-310GT. Передающий коллиматор излучения дополнен спиральной фазовой пластинкой для формирования вихревого пучка. Проанализировано влияние атмосферных помех на скорость передачи данных.
Бесплатно
Статья научная
При уменьшении числа колебаний поля в оптическом импульсе спектр излучения, генерируемого на утроенных частотах, и спектр основного импульса, уширяемый из-за фазовой самомодуляции при его распространении в среде с кубической нелинейностью, начинают перекрываться. В работе показано, что модуль степени перекрытия этих спектров для однопериодного импульса составляет | s | = 0,85. Данные комплексные спектры сдвинуты по фазе на p, что взаимно ослабляет нелинейные эффекты генерации излучения утроенных частот и фазовой самомодуляции основной части импульса. Для однопериодного импульса коэффициент ослабления составляет 7,7. Неоднородность взаимного ослабления нелинейных эффектов по частоте приводит к тому, что излучение на утроенной частоте по отношению к частоте максимума спектра однопериодной волны в нелинейной среде не возникает, а максимум спектра генерируемого высокочастотного излучения смещается на учетверённые частоты. Таким образом, для терагерцовых волн из малого числа колебаний открываются новые возможности управления их параметрами в ходе нелинейных процессов в оптических средах.
Бесплатно
Перепутывание атомов, последовательно пролетающих резонатор, индуцированное тепловым полем
Статья научная
Исследовано перепутывание двух идентичных двухуровневых атомов, последовательно проходящих через резонатор и взаимодействующих с одномодовым тепловым полем посредством вырожденного двухфотонного взаимодействия. Показано, что такое нелинейное взаимодействие может приводить к перепутыванию атомов.
Бесплатно
Перепутывание двух атомов, взаимодействующих с тепловым электромагнитным полем
Статья научная
Исследовано перепутывание состояний двух идентичных дипольно-связанных атомов, резонансно взаимодействующих с одномодовым тепловым полем в идеальном резонаторе. Найдена зависимость степени перепутывания от константы прямого дипольного взаимодействия для различных чистых и смешанного состояний атомов.
Бесплатно
Перепутывание двух сверхпроводящих кубитов, взаимодействующих с двухмодовым тепловым полем
Статья научная
В настоящей работе нами рассмотрено влияние диполь-дипольного взаимодействия и начальной когерентности двух потоковых сверхпроводящих кубитов, взаимодействующих индуктивно с двумя различными электронными сверхпроводящими LC-резонаторами в тепловых состояниях, на степень их перепутывания.
Бесплатно
Перепутывание кубитов при наличии атомной когерентности
Статья научная
В настоящей работе рассмотрено влияние диполь-дипольного взаимодействия и начальной когерентности на динамику перепутывания двух кубитов, один из которых находится в идеальном резонаторе и взаимодействует с модой квантового электромагнитного поля, а второй свободно перемещается вне резонатора. Показана возможность исчезновения эффекта мгновенной смерти перепутывания и стабилизации атомного перепутывания при наличии дипольного взаимодействия кубитов.
Бесплатно
Перестройка устойчивых состояний спиральных вихревых пучков
Статья научная
Используя асимптотический подход и эксперимент, подкрепленный компьютерным моделированием, мы проанализировали процессы восстановления структурной устойчивости и переходы в новые устойчивые состояния спиральных вихревых пучков, подверженных возмущениям фигурными апертурами. На примере тетрагонального пучка мы рассмотрели три сценария возмущения: 1) асимметричное возмущение, когда непрозрачный экран перекрывает каустику только с одной стороны квадрата, 2) симметричное возмущение, когда фигурная апертура перекрывает весь пучок за исключением узкой области каустики и 3) симметричное возмущение, когда фигурная апертура экранирует только узкую область каустики, не затрагивая остальной пучок. В то же время асимптотический расчет проводился для всех типов многоугольных пучков. Было показано, что если фигурная апертура не разрушает область каустики спирального пучка, то он способен восстановить свою прежнюю форму в дальней зоне дифракции. Если же возмущение даже локально разрушает часть каустики, то возмущенный пучок переходит в новое устойчивое состояние через цепочки рождения и уничтожения оптических вихрей (дислокационные реакции).
Бесплатно
Перспективы создания оптических аналоговых вычислительных машин
Статья научная
В статье рассматривается возможность создания аналоговых вычислительных машин, в которых переменной величиной является характеристика светового потока. Описываются существующие подходы к реализации базовых операций: сложения, разделения и усиления сигналов, дифференцирования и интегрирования. Приводятся результаты численных и оптических экспериментов, подтверждающих возможность создания оптических аналоговых вычислительных машин, а также обобщённые данные по точности и энергетической эффективности выполнения операций.
Бесплатно
Плазмон-поляритоны Дьяконова вдоль гиперболического метаматериала
Статья
Рассмотрены диссипативные плазмон-поляритоны типа поверхностных волн Дьяконова вдоль плоской границы гиперболического метаматериала с произвольной ориентацией кристаллографической оси. Найдены условия существования быстрых, медленных, втекающих, вытекающих, прямых и обратных плазмон-поляритонов. Рассмотрен волновод в виде асимметричного слоя гиперболического метаматериала. Приведено выражение для плотности электромагнитной энергии в таком метаматериале.
Бесплатно
Плотность углового момента параксиального оптического вихря с круговой поляризацией
Статья научная
Получены общие аналитические выражения для вектора плотности углового момента параксиального оптического вихря с эллиптической поляризацией. Показано, что для любого вихревого поля с радиальной симметрией и круговой поляризацией имеет место эффект «углового трактора», то есть поток световой энергии вращается вокруг оптической оси по часовой или против часовой стрелки на разных радиусах в поперечном сечении пучка. Также показано, что осевая проекция плотности углового момента вихревого светового поля меняет знак на тех же радиусах в сечении пучка. То есть микрочастицы, захваченные в вихревой пучок на разных радиусах, будут вращаться либо по часовой стрелке, либо против часовой.
Бесплатно
Статья научная
В статье представлен новый метод измерения спектра оптических вихрей (квадраты амплитуд и начальные фазы), а также орбитального углового момента без разрезов и склеек волнового фронта массива сингулярных пучков. Такое расширение возможностей измерения свойств комбинированных вихревых пучков достигается посредством регистрации моментов интенсивности светового пучка в целом без разрушения его внутренней структуры. Степень корреляции исходного распределения интенсивности и распределения интенсивности, с учётом экспериментально полученного спектра вихрей колеблется между 83 - 89%, что указывает на надёжность представленного метода. Поскольку анализ спектра вихрей осуществляется за счёт разложения поля по базису пучков Лагерра-Гаусса порядка ( m,0), то анализ и восстановление поля возможны только за счёт его разложения по линейной комбинации оптических вихрей.
Бесплатно
Статья научная
В данной статье моделировалась фокусировка оптических вихрей с длиной волны 532 нм и правой круговой поляризацией плоской дифракционной линзой с числовой апертурой 0,95. Моделирование осуществлялось с помощью формул Ричардса - Вольфа и методом FDTD. Рассматривалась фокусировка оптических вихрей с топологическими зарядами, равными ±1 и ±2. Было показано, что при фокусировке оптических вихрей с круговой поляризацией широкоапертурной дифракционной линзой в фокусе можно наблюдать отрицательные значения продольной компоненты вектора Пойнтинга. При фокусировке оптических вихрей с правой круговой поляризацией и топологическими зарядами ±1 и +2 распределение отрицательных значений продольной компоненты вектора Пойнтинга имеет вид колец. Если же топологический заряд оптического вихря равен -2, то это распределение приобретает пиковый характер.
Бесплатно
Поверхностная модификация кварцевого стекла импульсами пикосекундного лазера
Статья научная
Описан экспериментальный стенд для исследования процессов прямого формирования микро- и наноструктур на поверхности кварцевого оптического стекла импульсами пикосекундного ультрафиолетового лазера. Предложен метод контроля абляции на основе датчика Шека-Гартмана. Синтезированы кратеры испарения на поверхности кварца глубиной от 23 ± 4 нм до 144 ± 18 нм с хорошим качеством края при плотностях мощности от 0,57 × 1012 Вт/см2 до 31 × 1012 Вт/см2 соответственно. Более интенсивные режимы лазерной обработки приводят к образованию трещин и сколов на поверхности материала, менее интенсивные - к появлению каёмок плавления. Проведено исследование полученных структур с помощью атомно-силового микроскопа. Установлена скорость абляции кварцевого стекла при обработке импульсами пикосекундной длительности.
Бесплатно
Статья научная
Проведён краткий обзор методов повышения дифракционной эффективности оптических элементов, синтезированных путём прямой лазерной записи. Отмечено, что предложенные ранее методы записи топологии подобных элементов с применением объёмных или поверхностных контурных масок не обеспечивают окончательного решения проблемы повышения дифракционной эффективности. Выполненные модельные и натурные эксперименты по формированию структур рельефно-фазовых оптических элементов путём записи профилей зон с помощью наклонных лазерных пучков показали принципиальную возможность формирования отвесных склонов обратных скатов зон и целесообразность развития данной технологии на основе лазерных генераторов изображений.
Бесплатно
Повышение пространственного перекрытия резонансных мод фотоннокристаллического нанорезонатора
Статья научная
Предложены и численно исследованы новые фотоннокристаллические резонансные камеры с высоким коэффициентом пространственного перекрытия ортогонально-поляризованных резонансных мод. Рассмотренные камеры позволяют выполнять независимую настройку частот двух резонансных мод. Исследован вариант резонансной камеры с вырожденными модами. Рассчитаны характеристики резонансной камеры с симметрично расположенными круглыми отверстиями. Показано, что использование резонансной камеры со щелевыми отверстиями позволяет повысить коэффициент перекрытия резонансных мод, а использование закрытых щелевых отверстий позволяет повысить добротность резонатора. Исследовано влияние материалов с различным индексом рефракции, заполняющих щели в резонаторе, на добротность резонатора и модовый объём.
Бесплатно
Повышение пространственного разрешения сигналов в оптических системах
Статья научная
Восстановление сигнала в промежутках между дискретными значениями играет огромную роль при решении задачи пространственного сверхразрешения в оптической микроскопии и цифровой голографии. В статье рассмотрен вопрос восстановления высокоразрешающих элементов изображений по некоторому числу сдвинутых на субпиксельную величину растров. Числовые значения отсчетов изображения получаются путем пространственного интегрирования по некоторой конечной площадке регулярных растров. Повышение пространственного разрешения осуществляется с помощью аналитического выражения для спектра дискретных сигналов, полученного с использованием аппарата обобщенных функций. В отличие от идеальной дискретизации спектр функции дополняется множителем, вид которого зависит от вида апертуры. Для получения высокоразрешающих элементов изображения необходимо разделить Фурье-спектр дискретизированного изображения на множитель, зависящий от выбранной апертуры. Спектр апертуры обычно известная функция, поэтому если известен спектр изображения, полученного усреднением с некоторой апертурой, то можно получить и спектр исходного изображения. Используются апертуры различных форм, например, эллиптические, ромбовидные, гексагональные, но наиболее часто используются апертуры прямоугольной формы. В статье приведены результаты моделирования для прямоугольной апертуры, но при замене, например, на набор регулярных апертур в виде круга выражение будет верно и для регулярных круговых растров. Аналитическое выражение для спектра изображения может быть использовано для восстановления спектра исходного изображения. Получив от него обратное Фурье-преобразование, можно получить исходное изображение. При повышении пространственного разрешения появляется возможность проводить исследования методами цифровой голографии объемных диффузных объектов с качеством аналоговой (при регистрации на фотографические среды) голографии и создания оптических систем сверхразрешения на базе оптических микроскопов.
Бесплатно
