Оптоинформационные технологии. Рубрика в журнале - Компьютерная оптика
Статья научная
Выполнен теоретический анализ острой фокусировки радиально-поляризованных пучков при наличии в выходном зрачке фокусирующей системы кольцевых апертур и оптического элемента с вихревой фазой. Получены аналитические выражения для поля в фокальной области одной и двух кольцевых апертур. Также выписаны асимптотические выражения для фокального поля вблизи и на некотором удалении от оптической оси. Показано, что для одной узкой кольцевой апертуры с вихревой фазой фокальное распределение пропорционально суперпозиции функций Бесселя различного порядка. При этом поле обладает осевой симметрией и не зависит от продольной координаты. При использовании двух узких кольцевых апертур в выходном зрачке острофокусирующей системы в фокальной области формируется интерференционная картина для двух векторных пучков Бесселевого типа. В случае одинаковой вихревой фазы в обоих кольцах поле в фокальной области остаётся осесимметричным, но появляется периодическая зависимость от продольной координаты. Если в каждом из колец имеются вихревые фазы различного порядка, то получается интерференция более сложного типа, которая приводит к формированию поступательно-вращающихся пучков.
Бесплатно
Асимметричные моды Бесселя первого и второго типа и их суперпозиции
Статья научная
Рассмотрены непараксиальные асимметричные моды Бесселя первого и второго типа, которые отличаются от обычной симметричной моды Бесселя действительным смещением по одной декартовой координате и чисто мнимым смещением по другой (по модулю оба смещения одинаковы). Первый и второй тип мод Бесселя отличаются только разными знаками действительного смещения, и поэтому обладают разным орбитальным угловым моментом (ОУМ) (целым или дробным). При сложении или вычитании между собой двух одинаковых асимметричных мод Бесселя первого и второго типа получаются световые пучки с одинаковым целым ОУМ, равным топологическому заряду порождающей моды, и с разными поперечными распределениями интенсивности, которые зависят от величины смещения.
Бесплатно
Статья научная
С помощью интеграла Рэлея-Зоммерфельда проведено моделирование построения изображения в жёстком когерентном рентгеновском излучении (длина волны 0,229 нм) с помощью комбинированной зонной пластинки. Моделирование показало возможность улучшения разрешения по отношению к традиционной зонной пластинке Френеля почти в 10 раз (и равно 20 нм) без изменения ширины крайней зоны (205 нм). Комбинированная зонная пластинка состояла из 6 областей, работающих в 1-м, 3-м, 5-м, 7-м, 9-м и 11-м порядках дифракции. При этом энергетическая эффективность построения изображений такой комбинированной зонной пластинкой составляет 3,7 %, что на 42 % больше, чем эффективность традиционной зонной пластинки Френеля (2,6 %), работающей в третьем порядке дифракции и улучшающей разрешение только в 3 раза.
Бесплатно
Моделирование резонансной фокусировки пикосекундного импульса диэлектрическим микроцилиндром
Статья научная
С помощью FDTD-метода исследуется временная зависимость параметров фокусного пятна при резонансной фокусировке плоской ТЕ-волны на диэлектрическом микроцилиндре с показателем преломления 1,59. Показано, что по мере прохождения пикосекундного импульса через цилиндр ширина фокуса уменьшается, интенсивность в фокусе растёт, также растёт энергия моды, запасённая внутри цилиндра. После прохождения импульса в цилиндре остаётся вытекающая мода шепчущей галереи, совпадающая с модой круглого проволочного волокна с нулевой константой распространения. С течением времени энергия этой моды вытекает из цилиндра. В стационарном случае, как показало решение уравнения Гельмгольца методом конечных элементов, достигаются наилучшие параметры фокусного пятна для цилиндра с радиусом 2,1749 длины волны: ширина фокуса по полуспаду интенсивности равна 0,226 от длины волны, и максимальная интенсивность в фокусе в 60 раз превосходит интенсивность падающего света.
Бесплатно
Статья научная
Лазерное микроструктурирование поверхности находит применение при улучшении трибологических свойств материалов. Для повышения потенциала практического использования перспективным является расширение функциональных возможностей лазерного микроструктурирования путём применения более распространённых лазерных установок с длительностью импульса в миллисекундном диапазоне. Впервые определена возможность улучшения трибологических свойств поверхности керамики из карбида кремния импульсно-периодической лазерной обработкой с длительностью импульса в миллисекундном диапазоне. Оценивались изменения морфологии обработанной поверхности после импульсно-периодического лазерного воздействия. Установлено, что импульсно-периодическая лазерная обработка с энергией в импульсе 1,1 Дж и длительностью импульса 0,5 мс приводит к сглаживанию углублений на полированной поверхности керамики из карбида кремния. Более интенсивные режимы лазерной обработки приводят к образованию трещин на поверхности материала. Исследования трибологических свойств полученных структур показали, что среднее значение коэффициента трения поверхности после лазерной обработки снизилось на 15 %.
Бесплатно
Острая фокусировка линейно-поляризованного асимметричного лазерного пучка Бесселя
Статья научная
Исследована острая фокусировка линейно-поляризованного лазерного асимметричного пучка Бесселя с топологическим зарядом 3, имеющего в поперечном сечении распределение интенсивности в виде полумесяца. Показано с помощью формул Дебая, что в фокусе апланатического объектива (числовая апертура NA = 0,9) формируется распределение интенсивности также в виде полумесяца. С помощью разностного решения уравнений Максвелла показано, что в фокусе бинарной зонной пластинки с NA = 0,995 также формируется полумесяц. Асимметричный пучок Бесселя был сформирован с помощью жидкокристаллического микродисплея и сфокусирован с помощью иммерсионного микрообъектива с NA = 1,25. В плоскости фокуса также формировался полумесяц.
Бесплатно
Постобработка голограмм сфокусированного изображения в цифровой голографической интерферометрии
Статья научная
Рассматриваются методы повышения контраста интерференционных картин в цифровой голографической интерферометрии посредством численной линейной фазовой модуляции и интерполяционной обработки цифровых голограмм сфокусированного изображения. Показано, что линейная фазовая модуляция голограммы приводит к смещению спектра пространственных частот объектного поля, а процедура ступенчатой интерполяции голограммы - к расширению окна пространственного спектра голограммы. В обоих случаях обеспечивается возможность выделения более широкого диапазона частот восстановленного объектного поля и, как следствие, существенное уменьшение размеров спеклов восстанавливаемого изображения объекта и увеличение контраста полос голографической интерферограммы. Эффективность методов показана на голографических интерферограммах упругого прогиба металлической мембраны, жёстко закреплённой по контуру.
Бесплатно
Фокусировка излучения новосибирского лазера терагерцового диапазона (NovoFEL) в соосный отрезок
Статья научная
Приведены результаты исследования кремниевого бинарного дифракционного оптического элемента - фокусатора терагерцового лазерного излучения из Гауссова пучка в соосный отрезок. Характеристики дифракционного оптического элемента были исследованы в пучке новосибирского лазера на свободных электронах (ЛСЭ) на длине волны 141 мкм.
Бесплатно
