Дифракционная оптика, оптические технологии. Рубрика в журнале - Компьютерная оптика

Публикации в рубрике (966): Дифракционная оптика, оптические технологии
все рубрики
Аналог интеграла Рэлея-Зоммерфельда для анизотропной и гиротропной сред

Аналог интеграла Рэлея-Зоммерфельда для анизотропной и гиротропной сред

Хонина Светлана Николаевна, Харитонов Сергей Иванович

Статья научная

В работе интегральные представления решений системы уравнений Максвелла для анизотропных и гиротропных сред с разделимостью продольных и поперечных компонент записаны в завершённой аналитической форме. В частных случаях полученные интегральные выражения сведены к аналогу интеграла Рэлея-Зоммерфельда.

Бесплатно

Аппроксимация функции потока энергии в зоне Фраунгофера при дифракции плоской световой волны на плоских апертурах сложной формы

Аппроксимация функции потока энергии в зоне Фраунгофера при дифракции плоской световой волны на плоских апертурах сложной формы

Сизова Ирина Михайловна

Статья научная

Предложен метод аппроксимации потока излучения в конусе с заданным углом раствора в зоне Фраунгофера путём замены производной от автокорреляционной функции на модельную функцию. Выбор свободных параметров модели обеспечивает правильное разложение функции потока в начале координат и на бесконечности (по углу) и хорошую аппроксимацию её в промежуточной области.

Бесплатно

Асимметричные лазерные гипергеометрические пучки

Асимметричные лазерные гипергеометрические пучки

Котляр Виктор Викторович, Ковалв Алексей Андреевич, Абрамочкин Евгений Григорьевич

Статья научная

Рассмотрены асимметричные пучки Куммера (аК-пучки), скалярная комплексная амплитуда которых пропорциональна функции Куммера (вырожденной гипергеометрической функции). Эти пучки являются точным решением параксиального уравнения распространения (уравнения типа Шредингера) и получаются из обычных симметричных гипергеометрических пучков путём комплексного смещения координат. При распространении аК-пучки слабо изменяют свою интенсивность и вращаются вокруг оптической оси. Эти пучки -пример вихревых лазерных пучков с дробным орбитальным угловым моментом, величина которого зависит от четырёх параметров: топологического заряда вихря, величины смещения, параметра логарифмического аксикона и степени радиального сомножителя. Изменяя эти параметры, можно управлять орбитальным угловым моментом пучка: непрерывно увеличивать или уменьшать его.

Бесплатно

Асимптотический метод расчета поля от оптических элементов, обладающих зонной структурой

Асимптотический метод расчета поля от оптических элементов, обладающих зонной структурой

Харитонов С.И., Досколович Л.Л., Казанский Н.Л., Каляев М.Л.

Статья научная

Представлен новый асимптотический метод решения задачи дифракции света на дифракционных оптических элементах (ДОЭ) с зонной структурой. Метод включает строгое решение задачи дифракции на периодической структуре с периодом, сравнимым с длиной волны, и асимптотический подход к расчету поля за ДОЭ. Получено решение задачи дифракции света на эталонной квазипериодической структуре, сочетающей в себе функции дифракционной решетки и дифракционной линзы. На основе решения эталонной задачи получена простая аппроксимация для поля непосредственно за ДОЭ.

Бесплатно

Асимптотический метод решения задач дифракции на непериодических структурах

Асимптотический метод решения задач дифракции на непериодических структурах

Харитонов Сергей Иванович, Досколович Леонид Леонидович, Казанский Николай Львович

Статья научная

Предложен асимптотический метод расчета комплексной амплитуды поля в случае дифракции на непериодических структурах, обладающих зонной структурой. Новизна состоит в разложении решения интегрального уравнения по базису, который получается при решении задачи прохождения ДОЭ в рамках геометрической оптики и переходит в базис плоских волн, используемый при расчете дифракционных решеток. Представлены результаты фокусировки в точку с помощью градиентного дифракционного оптического элемента, имеющего зонную структуру. Результаты моделирования подтверждают работоспособность предложенного метода.

Бесплатно

Асимптотическое поведение орбитального углового момента светового поля как суперпозиции мод Эрмита-Гаусса

Асимптотическое поведение орбитального углового момента светового поля как суперпозиции мод Эрмита-Гаусса

Волостников Владимир Геннадьевич

Статья научная

В работе рассмотрено асимптотическое поведение орбитального углового момента для светового поля как суперпозиции пучков Эрмита-Гаусса. Получены аналитические выражения, описывающие асимптотическое поведение орбитального углового момента такого поля. Найдены экстремальные значения орбитального углового момента для суперпозиции из двух, трёх и четырёх мод Эрмита-Гаусса при сохранении структурной устойчивости самого светового поля.

Бесплатно

Астигматическое преобразование краевой дислокации дробного порядка

Астигматическое преобразование краевой дислокации дробного порядка

Котляр Виктор Викторович, Абрамочкин Евгений Григорьевич, Ковалв Алексей Андреевич, Налимов Антон Геннадьевич

Статья научная

Теоретически показано, что астигматическое преобразование краевой дислокации (прямой линии нулевой интенсивности) порядка n +a (действительное положительное число, n - целое число, 0

Бесплатно

Астигматическое преобразование набора краевых дислокаций, внедренных в гауссов пучок

Астигматическое преобразование набора краевых дислокаций, внедренных в гауссов пучок

Котляр Виктор Викторович, Ковалв Алексей Андреевич, Налимов Антон Геннадьевич

Статья научная

Теоретически показано, как Гауссов пучок c конечным числом параллельных линий нулей интенсивности (краевых дислокаций) с помощью цилиндрической линзы преобразуется в вихревой пучок, имеющий орбитальный угловой момент и топологический заряд. Причем в начальной плоскости у такого пучка уже есть орбитальный угловой момент, но нет топологического заряда, который появляется только при распространении в свободном пространстве. На примере двух параллельных линий нулей интенсивности, симметрично расположенных относительно центра, показана динамика формирования двух нулей интенсивности на двойном фокусном расстоянии: при увеличении расстояния между вертикальными линиями нулей интенсивности два оптических вихря формируются сначала на горизонтальной оси, потом сходятся в центр, а затем расходятся, но уже по вертикальной оси. Топологический заряд такого оптического вихря при любом расстоянии между линиями нулей равен - 2. Причем на любом расстоянии по оптической оси, кроме начальной плоскости. При изменении расстояния между линиями нулей интенсивности меняется орбитальный угловой момент пучка. Он может быть отрицательным, положительным и при определенном расстоянии между линиями нулей интенсивности орбитальный угловой момент может быть равен нулю. Показано также, что в случае неограниченного числа линий нулевой интенсивности формируется пучок с конечным орбитальным угловым моментом и с бесконечным топологическим зарядом.

Бесплатно

Ахроматизированные дифракционно-рефракционные объективы EUV-диапазона

Ахроматизированные дифракционно-рефракционные объективы EUV-диапазона

Грейсух Григорий Исаевич, Ежов Евгений Григорьевич, Левин Илья Анатольевич, Степанов Сергей Алексеевич

Статья научная

Приведена дисперсионная модель оптического материала, позволяющая использовать хорошо зарекомендовавшие себя программные продукты расчёта оптических систем в EUV-диапазоне. Рассчитаны и исследованы фотолитографические дифракционно-рефракционные объективы, ахроматизация которых достигается с помощью дифракционно-рефракционного корректора, включающего рефракционную линзу Френеля. Показано, что такие объективы по совокупности основных характеристик являются конкурентоспособными по отношению к зеркальным объективам, которые ещё совсем недавно в EUV-диапазоне считались безальтернативными.

Бесплатно

Ахроматизированные дифракционные и дифракционно-рефракционные системы рентгеновского диапазона

Ахроматизированные дифракционные и дифракционно-рефракционные системы рентгеновского диапазона

Грейсух Григорий Исаевич, Ежов Евгений Григорьевич, Казин Сергей Владимирович, Степанов Сергей Алексеевич

Статья научная

Проанализированы возможности и определены условия ахроматизации дифракционных и дифракционно-рефракционных систем рентгеновского диапазона. Произведена оценка качества фокусировки при достижении строгой и частичной ахроматизации. Результаты оценки сопоставлены с возможностями одиночной дифракционной линзы.

Бесплатно

Бездифракционные асимметричные элегантные пучки Бесселя c дробным орбитальным угловым моментом

Бездифракционные асимметричные элегантные пучки Бесселя c дробным орбитальным угловым моментом

Котляр Виктор Викторович, Ковалв Алексей Андреевич, Сойфер Виктор Александрович

Статья научная

Рассмотрено новое семейство бездифракционных асимметричных элегантных пучков Бесселя (ЭБ-пучки) с дробным орбитальным угловым моментом (ОУМ). ЭБ-пучки являются модами свободного пространства и описываются функцией Бесселя первого рода n -го порядка с комплексным аргументом. Функции, описывающие комплексные амплитуды ЭБ-пучков, ортогональны по вещественному параметру (масштабирующему множителю) и не ортогональны по целому параметру (топологическому заряду). Распределение интенсивности ЭБ-пучков имеет счётное число изолированных нулей, расположенных на горизонтальной оси и порождающих оптические вихри с единичным топологическим зарядом и противоположными знаками с разных сторон от начала координат. Изолированный ноль интенсивности на оптической оси порождает оптический вихрь с топологическим зарядом n. ОУМ ЭБ-пучков на один фотон равен ħ( n +0,69777), где ħ - постоянная Планка.

Бесплатно

Бездифракционные пучки Ломмеля

Бездифракционные пучки Ломмеля

Котляр Виктор Викторович, Ковалв Алексей Андреевич

Статья научная

Рассмотрено непараксиальное семейство бездифракционных лазерных пучков, комплексная амплитуда которых пропорциональна функции Ломмеля двух переменных n-го порядка. Поэтому они названы пучками Ломмеля (Л-пучки). Получены явные аналитические выражения для углового спектра плоских волн и орбитального углового момента для Л-пучков. Поперечная интенсивность Л-пучков обладает зеркальной симметрией по отношению к осям декартовых координат. Так как Л-пучки сохраняют поперечную интенсивность при распространении, то они являются модами свободного пространства (Л-моды). Чётные (n = 2p) и нечётные (n = 2p + 1) Л-моды взаимно ортогональны. При определённом параметре Л-моды переходят в обычные моды Бесселя.

Бесплатно

Бесконтактный экспресс-контроль взаимного положения рельсов железнодорожной колеи

Бесконтактный экспресс-контроль взаимного положения рельсов железнодорожной колеи

Лавров Андрей Юрьевич, Меркулов Алексей Иванович

Статья научная

В работе рассмотрено устройство контроля линейного вертикального, линейного поперечного горизонтального и углового перемещений, а также ширины верха головки рельса. Предложены матричная компоновка и синфазное возбуждение вихретоковых преобразователей, позволяющие создать общее электромагнитное поле, обеспечивающее контроль в широком диапазоне изменения геометрических параметров. Методика распознавания электромагнитного образа рельса основана на селекции контролируемых факторов с помощью цифровой обработки измерительных сигналов.

Бесплатно

Бинарная линза: исследование локальных фокусов

Бинарная линза: исследование локальных фокусов

Khonina Svetlana Nikolaevna, Устинов Андрей Владимирович, Скиданов Роман Васильевич

Статья научная

В рамках скалярной теории выполнен анализ осевого распределения, формируемого бинарной линзой (зонной пластинкой). Аналитически показано, что для линз с невысокой числовой апертурой, несколько локальных фокусов, следующих сразу за основным, имеют интенсивность, близкую к интенсивности основного фокуса за счет пропорционального уменьшения поперечных размеров локальных фокусов. В области же близкой к оптическому элементу, где перестает действовать параксиальное приближение, поперечный размер фокальных пятен перестает уменьшаться и, соответственно, интенсивность падает пропорционально квадрату номера фокуса. Численные и экспериментальные результаты показывают соответствие аналитическим выкладкам.

Бесплатно

Бинарные дифракционные решётки для управления поляризацией и фокусировкой лазерного света [обзор]

Бинарные дифракционные решётки для управления поляризацией и фокусировкой лазерного света [обзор]

Стафеев Сергей Сергеевич, Налимов Антон Геннадьевич, Офаолейн Лиам Уильям Веллан-Куртин, Котляр Мария Викторовна

Статья научная

Рассмотрены компоненты тонкой микрооптики с наноструктурированной поверхностью для управления поляризацией и фазой лазерного излучения. Такие компоненты включают пропускающие или отражающие свет субволновые дифракционные решётки, локально меняющие свое направление и фактор заполнения, но примерно сохраняющие период и глубину рельефа, детали которого могут составлять десятки и сотни нанометров для видимого диапазона длин волн. Детально анализируются малосекторные дифракционные поляризаторы, преобразующие линейную поляризацию в радиальную или азимутальную, а также субволновые бинарные микролинзы для острой фокусировки лазерного света. Приводятся примеры конкретных микрополяризаторов и металинз, изготовленных в плёнках аморфного кремния.

Бесплатно

Бинарный делитель пучка

Бинарный делитель пучка

Казанский Николай Львович, Скиданов Роман Васильевич

Статья научная

Представлен метод расчёта дифракционного делителя пучка с равномерным распределением порядков внутри заданной эллиптической области. Экспериментально показана работоспособность рассчитанного оптического элемента.

Бесплатно

Брэгговские решётки с подавлением паразитного рассеяния для поверхностных плазмон-поляритонов

Брэгговские решётки с подавлением паразитного рассеяния для поверхностных плазмон-поляритонов

Кадомина Елена Андреевна, Безус Евгений Анатольевич, Досколович Леонид Леонидович

Статья научная

В работе на основе численного моделирования методом связанных волн исследованы рабочие характеристики (энергетическая эффективность и потери на рассеяние и поглощение) диэлектрических брэгговских решёток для поверхностных плазмонных поляритонов (ППП). Показано, что основной причиной снижения эффективности брэгговских отражателей является паразитное рассеяние поверхностных плазмон-поляритонов на ступеньках решётки. В качестве эффективных способов уменьшения рассеяния предложено увеличение периода решётки при постоянном аспектном отношении, а также использование двухслойной конфигурации ступенек решётки. Показано, что применение этих двух подходов позволяет увеличить эффективность брэгговской решётки на 15-35 %. Результаты работы могут найти применение при создании эффективных элементов плазмонной оптики.

Бесплатно

Брэгговский волновод прямоугольного сечения

Брэгговский волновод прямоугольного сечения

Селина Наталья Викторовна

Статья научная

Предложен способ расчёта параметров мод волновода прямоугольного сечения, использующий разделение переменных. Метод позволяет производить расчёт многослойного волновода с произвольным числом слоёв в оболочке как структуры, представляющей собой фотонный кристалл с дефектом (вакуумный слой). Приведён результат численного расчёта дисперсионной диаграммы структуры. Он хорошо соотносится с данными, приведёнными в литературе ранее.

Бесплатно

Быстрый алгоритм расчета интегралов специального вида

Быстрый алгоритм расчета интегралов специального вида

Куделькин В.А., Ратис Ю.Л.

Статья научная

В работе проведен сравнительный анализ вычислительной эффективности алгоритмов вычисления интегралов специального вида, необходимых для обработки сигналов, поступающих от оптикоэлектронных датчиков перемещений.

Бесплатно

Быстрый способ вычисления интеграла Релея-Зоммерфельда первого типа

Быстрый способ вычисления интеграла Релея-Зоммерфельда первого типа

Устинов Андрей Владимирович

Статья научная

В данной статье описаны приёмы ускорения вычисления интеграла Кирхгофа за счёт использования аналитических преобразований и эффективной программной реализации. Показаны последовательные шаги увеличения быстродействия после каждого преобразования. Получены условия применения различных приближений. Отметим, что после применения всех преобразований время выполнения программы слабо зависит от расстояния между входной и выходной плоскостями.

Бесплатно

Журнал