+
ДИФРАКЦИЯ ФРЕНЕЛЯ И ФРАУНГОФЕРА ГАУССОВА ПУЧКА С НЕСКОЛЬКИМИ ПОЛЯРИЗАЦИОННЫМИ СИНГУЛЯРНОСТЯМИ
стр.179-189
А.А. Ковалёв, В.В. Котляр
В световых полях, наряду с фазовыми сингулярностями, существуют поляризационные сингулярности – изолированные нули интенсивности с радиальной, азимутальной или радиально-азимутальной поляризацией вокруг них. В данной работе исследуются Гауссовы пучки с несколькими произвольно расположенными поляризационными сингулярностями. Получено аналитическое выражение для их комплексной амплитуды. Рассмотрен частный случай, когда поляризационные сингулярности расположены в вершинах правильного многоугольника. Если в таком пучке одна или две поляризационные сингулярности, то это точки с радиальной поляризацией. Если четыре поляризационные сингулярности, то имеются также две точки с азимутальной поляризацией. Показано, что при распространении в пространстве поляризационные сингулярности могут появляться лишь в дискретном наборе плоскостей, в отличие от фазовых сингулярностей, которые имеются в любой поперечной
плоскости. В случае двух поляризационных сингулярностей обнаружено преобразование их поляризации с радиальной в начальной плоскости в азимутальную в дальней зоне.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
ПОВЕДЕНИЕ ПРОДОЛЬНОЙ КОМПОНЕНТЫ ВЕКТОРА ПОЙНТИНГА ПРИ ОСТРОЙ ФОКУСИРОВКЕ ОПТИЧЕСКИХ ВИХРЕЙ С КРУГОВОЙ ПОЛЯРИЗАЦИЕЙ
стр.190-196
С.С. Стафеев, А.Г. Налимов
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.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
ПРЕОБРАЗОВАНИЕ КОНИЧЕСКОЙ ВОЛНЫ С КРУГОВОЙ ПОЛЯРИЗАЦИЕЙ В ВИХРЕВОЙ ЦИЛИНДРИЧЕСКИ ПОЛЯРИЗОВАННЫЙ ПУЧОК В МЕТАЛЛИЧЕСКОМ ВОЛНОВОДЕ
стр.197-211
С.И. Харитонов, С.Н. Хонина
В данной работе разработан математический аппарат для описания распространение волн в металлическом волноводе в цилиндрической системе координат. Показано преобразование конической волны с круговой поляризацией в вихревой цилиндрически поляризованный пучок на основе разложения поля по векторным цилиндрическим модам. Результаты моделирования, основанные на разложении по плоским волнам, качественно согласуются с теоретическими выкладками
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
ОРБИТАЛЬНЫЙ УГЛОВОЙ МОМЕНТ ПРОИЗВОЛЬНОГО ОСЕСИММЕТРИЧНОГО СВЕТОВОГО ПОЛЯ, ПРОШЕДШЕГО СМЕЩЁННУЮ С ОСИ СПИРАЛЬНУЮ ФАЗОВУЮ ПЛАСТИНКУ
стр.212-218
В.В. Котляр, А.А. Ковалёв
Получена простая формула для относительного полного орбитального углового момента параксиального светового пучка с произвольной радиально-симметричной комплексной амплитудой, прошедшего через спиральную фазовую пластинку, центр которой смещён с оптической оси. Формула показывает, что орбитальный угловой момент будет равен нулю, если падающий на спиральную фазовую пластинку пучок ограничен диафрагмой, а центр спиральной фазовой пластинки находится за пределами этой диафрагмы. Ещё интересное следствие из полученной формулы: если падающий на спиральную фазовую пластинку пучок ограничен кольцевой диафрагмой, то в какой бы точке внутри затенённого круга кольцевой диафрагмы ни находился центр спиральной фазовой пластинки, полный орбитальный угловой момент пучка будет одинаковый. То есть целесообразно освещать спиральную фазовую пластинку пучками с кольцевым распределением интенсивности, так как при этом неточное совмещение центра спиральной фазовой пластинки и центра кольцевого распределения интенсивности не будет влиять на полный орбитальный угловой момент пучка. Также получено выражение для плотности орбитального углового момента такого пучка в начальной плоскости.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
МНОГОФОКУСНАЯ СПЕКТРАЛЬНАЯ ДИФРАКЦИОННАЯ ЛИНЗА
стр.219-226
Л.Л. Досколович, Е.А. Безус, Н.Л. Казанский
Предложен метод расчёта спектральной многофокусной дифракционной линзы, формирующей заданный набор фокусов с фиксированными положениями при нескольких различных длинах волн. Метод основан на минимизации функции, представляющей квадрат модуля разности между комплексными амплитудами пучков, формируемых микрорельефом
спектральной линзы для заданных длин волн, и функциями комплексного пропускания многофокусных линз, рассчитанных для указанных длин волн. В качестве примера были рассчитаны зонные пластинки, формирующие три фиксированных фокуса при трёх и четырёх длинах волн. Полученные результаты могут найти применение при разработке и создании новых многофокусных контактных и интраокулярных линз с уменьшенными хроматическими аберрациями.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
НЕСТАЦИОНАРНОЕ ЧЕТЫРЁХВОЛНОВОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ В ПРОЗРАЧНОЙ ДВУХКОМПОНЕНТНОЙ СРЕДЕ
стр.227-235
В.В. Ивахник, М.В. Савельев
Проведён анализ динамики пространственной структуры волны с обращённым волновым фронтом при четырёхволновом взаимодействии в прозрачной двухкомпонентной среде в схемах со встречными и попутными волнами накачки. Показано наличие в пространственном спектре объектной волны провала, положение которого определяется направлением распространения второй волны накачки. Угловой поворот и частотный сдвиг волн накачки приводят к уменьшению эффективности преобразования высоких пространственных частот. Ширина полосы пространственных частот, вырезанных четырёхволновым преобразователем излучения, с течением времени монотонно уменьшается, а ширина полосы наиболее эффективно преобразуемых пространственных частот увеличивается.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
ВЛИЯНИЕ ПОПЕРЕЧНОЙ ДЕФОРМАЦИИ ФОТОННО-КРИСТАЛЛИЧЕСКОГО ВОЛОКНА НА ЕГО СПЕКТРАЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
стр.236-243
А.С. Пластун, А.И. Конюхов
При помощи численного моделирования рассмотрено распространение света в цельно-стеклянном фотонно-кристаллическом волокне. Проведено сравнение спектральных характеристик волокна с идеализированной гексагональной структурой и волокна с деформациями поперечного профиля. В расчётах использовались методы, основанные на пространственном преобразовании Фурье. Показана возможность совместного возбуждения мод полного внутреннего отражения и основной моды фотонной запрещённой зоны. Деформация структуры фотонно-кристаллического волокна приводит к сдвигу и сужению фотонной запрещённой зоны. Возбуждение мод полного внутреннего отражения приводит к росту поглощения на границах спектральной полосы пропускания волокна.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
A COMPACT DESIGN OF A BALANCED 1×4 OPTICAL POWER SPLITTER BASED ON SILICON ON INSULATOR SLOT WAVEGUIDES
стр.244-247
M.A. Butt, A. Naresh Kumar Reddy, S.N. Khonina
In this paper, a compact design of a balanced 1×4 optical power splitter based on coupled mode theory (CMT) is presented. The design consists of seven vertically slotted waveguides based on the silicon-on-insulator platform. The 1×4 OPS is modelled using commercial finite element method (FEM) simulation tool COMSOL Multiphysics 5.1. The optimized OPS is capable of working across the whole C-band with maximum ~39 % of power decay in the wavelength range
1530 – 1565 nm.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
NUMERICALLY FOCUSED OPTICAL COHERENCE MICROSCOPY WITH STRUCTURED ILLUMINATION APERTURE
стр.248-253
A.A. Grebenyuk, V.P. Ryabukho
In optical coherence microscopy (OCM) with a given numerical aperture (NA) of the objectives the transverse resolution can be increased by increasing the numerical aperture of illumination (NAi). However, this may also lead to attenuation of the signal with defocus preventing the effective numerically focused 3D imaging of the required sample volume. This paper presents an approach to structuring the illumination aperture, which allows combining the advantages of increased transverse resolution (peculiar to high NAi) with small attenuation of the signal with defocus (peculiar to low NAi) for high-resolution numerically focused 3D imaging in OCM.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
МОДЕЛИРОВАНИЕ СПЕКТРАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК КОМПОЗИТОВ ПРОЗРАЧНАЯ МАТРИЦА–НАНОЧАСТИЦЫ СО СТРУКТУРОЙ ЯДРО–ОБОЛОЧКА
стр.254-262
А.В. Каленский, А.А. Звеков, Е.В. Галкина, Д.Р. Нурмухаметов
В рамках теории Адена – Керкера для концентрических структур ядро–оболочка проведено моделирование оптических свойств композитов прозрачная матрица–наночастицы металлов, покрытых оксидной оболочкой. На примере композитов пентаэритрит тетранитрат –
наночастицы Al (Al2O3) показано, что показатели поглощения и рассеяния, коэффициенты коллимированного пропускания, полного отражения и пропускания определяются толщиной образца, радиусом наночастиц, их массовой долей и массовой долей оксида в наночастицах. Предложен способ определения данных параметров при сравнении рассчитанных спектральных зависимостей коэффициентов пропускания и отражения с экспериментальными данными. Наименьшая величина ошибки возникает при определении радиуса наночастицы (порядка 2 – 3 %), а массовая доля наночастиц и массовая доля оксида являются более
слабыми параметрами (с точностью определения до 25 %).
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
AB INITIO MODELING OF RAMAN AND INFRARED SPECTRA OF CALCITE
стр.263-266
N.V. Kalinin, V.A. Saleev
Calcite is the most thermodynamically stable polymorphic phase of the CaCO3 crystal. It is widely used in modern optical instruments operating in the infrared and visible wavelengths of electromagnetic radiation. In particular, due to its anisotropic properties, calcite is used in polarization optics devices. Ab initio quantum mechanical modeling of the Raman and infrared spectra of
calcite makes it possible to better understand the structure and nature of the chemical bonds of the compound, and find the optimal conditions for the effective use of unique properties of calcite in photonics tools. The calculations are performed within the framework of the density functional theory in the CRYSTAL program, using the “hybrid” B3LYP functional and the all-electronic
bases of the STO-6G, PO-TZVP and BSD atomic orbitals of the Gaussian type. The obtained results for the elastic constants, Raman and infrared spectra of calcite agree satisfactorily with the available experimental data for the basic sets of POB-TZVP and BSD.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
NOISE MINIMIZED HIGH RESOLUTION DIGITAL HOLOGRAPHIC MICROSCOPY APPLIED TO SURFACE TOPOGRAPHY
стр.267-272
E. Achimova, V. Abaskin, D. Claus, G. Pedrini, I. Shevkunov, V. Katkovnik
The topography of surface relief gratings was studied by digital holographic microscopy. The applicability of the method for quantitative measurements of surface microstructure at nanoscale was demonstrated. The method for wavefront reconstruction of surface relief from a digital hologram recorded in off-axis configuration was also applied. The main feature is noise filtration due
to the presence of noise in the recorded intensity distribution and the use of all orders of the hologram. Reconstruction results proved a better effectiveness of our approach for topography studying of relief grating patterned on a ChG As2S3 – Se nanomultilayers in comparison with standard Fourier Transform and Atom Force Microscope methods.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ГИПЕРТРЕЙС-ПРЕОБРАЗОВАНИЯ: ТЕХНИКА СКАНИРОВАНИЯ, МАТЕМАТИЧЕСКИЙ АППАРАТ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА
стр.273-282
Н.Г. Федотов, А.А. Сёмов, А.В. Моисеев
В статье последовательно описывается теоретическая основа нового геометрического метода анализа и распознавания трёхмерных (3D) изображений. Даётся описание техники сканирования для формирования гипертрейс-преобразования и его математическая модель. Данный метод в отличие от существующих позволяет анализировать 3D-изображения без предварительного их упрощения или построения проекций на плоскости, анализируя непосредственно их трёхмерную форму. Обоснован выбор сканирующего инструмента и построение опорной сетки на сфере, необходимой для решения проблемы инвариантности распознавания 3D-изображения к повороту. Разработан математический аппарат стохастической реализации техники сканирования на основе стохастической геометрии и функционального анализа. Введён новый математический инструмент для анализа 3D-изображений – гипертрейс-матрица, позволяющий распознавать пространственные объекты сложной формы и структуры благодаря построению единой математической модели 3D-изображения. Представлено описание нового типа признаков 3D-изображений, имеющих аналитическую структуру, – гипертриплетные признаки, благодаря аналитической структуре которых возможна автоматическая генерация большого количества признаков с заранее заданными свойствами. Рассматриваются результаты экспериментальной проверки, демонстрирующие точность вычисления признаков для распознавания 3D-изображения и доказывающие адекватность разработанного математического аппарата.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
ПОИСК ОБЪЕКТОВ НА ИЗОБРАЖЕНИЯХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СТРУКТУРНОГО ДЕСКРИПТОРА НА ОСНОВЕ ГРАФОВ
стр.283-292
А.А. Захаров, А.Е. Баринов, А.Л. Жизняков, В.С. Титов
В работе рассматривается разработка структурного дескриптора для поиска объектов на изображениях. Дескриптор построен на основе графа, вершинами которого являются центры масс сегментов особенностей. Для вложения графа в векторное пространство используется преобразование Юнга – Хаусхолдера. Предложенный способ вложения графа в векторное пространство базируется на методах дифференциальной геометрии. Для описания связи между точками используются составные кривые. Граф изображения описывается матрицей параметров кривизны. С помощью метрики Хаусдорфа вычисляется матрица расстояний для графов объекта-кандидата и объекта-эталона. Для представления результатов используется метод многомерного шкалирования. Для исследования разработанного подхода были использованы изображения тестовых объектов и изображения лиц людей. При обнаружении головы человека на изображениях сравнение разработанного дескриптора осуществлялось с методом Виолы – Джонса. Достоинством разработанного подхода является инвариантность к повороту изображения на плоскости при поиске объектов. Также дескриптор позволяет обнаруживать объекты с углом поворота в пространстве до 50 градусов. Использование центров масс сегментов особенностей в качестве вершин графа значительно повышает устойчивость подхода при изменении ракурса съёмки по сравнению с подходом, в котором вершинами графа являются особые точки изображения.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
ВЫДЕЛЕНИЕ ОТЛИЧИЙ НА ИЗОБРАЖЕНИЯХ С ПОМОЩЬЮ РЕФЕРЕНТНЫХ EMD-ФИЛЬТРОВ
стр.291-296
М.А. Лебедев, А.Ю. Рубис, Ю.В. Визильтер, О.В. Выголов
Ранее для задачи выделения отличий в случае существенного изменения как яркости, так и геометрии наблюдаемой сцены была предложена морфологическая схема анализа изображения, основанная на диффузных и референтных мозаичных фильтрах, определяемых тепловыми ядрами сходства областей разбиения кадра. В данной работе для реализации этой схемы предлагаются оригинальные референтные EMD-фильтры, основанные на определении оптимальных матриц взаимного сходства мозаичных форм методом линейного программирования. Рассмотрены теоретические аспекты проективных EMD-морфологий мозаичных изображений, приводится алгоритм морфологического выделения отличий на мозаичных изображениях на основе референтных EMD-фильтров и результаты его работы.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
ПОСТРОЕНИЕ КВАДРАТИЧНО-ЭКСПОНЕНЦИАЛЬНЫХ КИХ-ФИЛЬТРОВ С РАСШИРЕННОЙ СРЕДНЕЙ ОБЛАСТЬЮ ЧАСТОТНОГО ОТКЛИКА
стр.297-305
Статья посвящена проблеме синтеза фильтров с конечной импульсной характеристикой (КИХ-фильтров) для коррекции радиально-симметричных искажений типа дефокусировки. Предлагается новая модель радиально-симметричного частотного отклика, являющаяся обобщением модели частотного отклика, который описывается аналитически в виде композиции отрезков квадратичной и экспоненциальной функций. Обобщение состоит в том, что вводится дополнительный участок постоянного частотного отклика, который
расширяет область средних частот. В работе исследуется зависимость качества восстановления от параметра, характеризующего диапазон средних частот, в котором спектральная характеристика фильтра постоянна. Приводятся примеры реализации и результаты сравнения с оптимальным фильтром Винера.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
КОМПАРАТИВНАЯ ФИЛЬТРАЦИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МОНОТОННЫХ МОРФОЛОГИЧЕСКИХ ОПЕРАТОРОВ
стр.306-311
А.Ю. Рубис, М.А. Лебедев, Ю.В. Визильтер, О.В. Выголов, С.Ю. Желтов
В работе представлен новый класс компаративных фильтров, основанных на операциях математической морфологии Серра. Как известно, операции открытия (закрытия) Серра, в отличие от рассматривавшихся ранее проекторов Пытьева, линейных диффузных и нелинейных медианных фильтров, являются монотонно неувеличивающими (неуменьшающими) фильтрами, что определяет их иные математические и прикладные свойства. Приведены результаты экспериментального исследования предложенных компаративных фильтров с различными параметрами в задаче выделения отличий на изображениях в сравнении другими морфологическими процедурами выделения отличий.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
SEGMENTATION OF 3D MESHES COMBINING THE ARTIFICIAL NEURAL NETWORK CLASSIFIER AND THE SPECTRAL CLUSTERING
стр.312-319
F.R. Zakani, M. Bouksim, K. Arhid, M. Aboulfatah, T. Gadi
3D mesh segmentation has become an essential step in many applications in 3D shape analysis. In this paper, a new segmentation method is proposed based on a learning approach using the artificial neural networks classifier and the spectral clustering for segmentation. Firstly, a training step is done using the artificial neural network trained on existing segmentation, taken from the ground
truth segmentation (done by humane operators) available in the benchmark proposed by Chen et al. to extract the candidate boundaries of a given 3D-model based on a set of geometric criteria. Then, we use this resulted knowledge to construct a new connectivity of the mesh and use the spectral clustering method to segment the 3D mesh into significant parts. Our approach was evaluated using different evaluation metrics. The experiments confirm that the proposed method yields significantly good results and outperforms some of the competitive segmentation methods in the literature.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
БЛОЧНЫЕ АЛГОРИТМЫ СОВМЕСТНОГО РАЗНОСТНОГО РЕШЕНИЯ УРАВНЕНИЙ ДАЛАМБЕРА И МАКСВЕЛЛА
стр.320-327
Л.В. Яблокова, Д.Л. Головашкин
Работа посвящена синтезу блочных алгоритмов FDTD-метода, в частности совместного разностного решения уравнений Даламбера и Максвелла. Учёт иерархической структуры памяти ЭВМ позволил до 6 раз сократить длительность вычислений по методу в сравнении с его известными программными реализациями.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
АЛГОРИТМ КОРРЕКЦИИ ВЛИЯНИЯ ПОГЛОЩЕНИЯ СВЕТА В АТМОСФЕРНЫХ ГАЗАХ НА ГИПЕРСПЕКТРАЛЬНЫЕ ДАННЫЕ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ
стр.328-337
Предложен экономичный алгоритм коррекции влияния поглощения света в атмосферных газах на коэффициент яркости солнечного света, отраженного системой атмосфера – земная поверхность. Алгоритм не требует предварительного задания оптических параметров аэрозоля, предположений о подстилающей поверхности и общем содержании газов. В алгоритме коррекция выполняется домножением коэффициента яркости на корректирующий множитель, полученный из анализа спектральной зависимости коэффициента яркости; алгоритм применим только к гиперспектральным данным. Приведены результаты тестирования алгоритма на модельных задачах.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
СРАВНЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ГИСТОГРАММ И МЕТОДА РАНЖИРОВАННЫХ АМПЛИТУД ПРИ АНАЛИЗЕ ШУМОВ ОДНОФОТОННЫХ ДЕТЕКТОРОВ
стр.338-342
Н.C. Перминов, М.А. Смирнов, Р.Р. Нигматуллин, А.А. Талипов, С.А. Моисеев
Проведён сравнительный анализ возможностей метода гистограмм и метода последовательности ранжированных амплитуд при статистической параметризации работы однофотонного лавинного фотодетектора. Показано, что метод последовательности ранжированных амплитуд содержит в себе всю информацию, которую можно получить с помощью метода гистограмм, а также позволяет дать быстрое достоверное описание темновых отсчётов прибора для короткой (по сравнению с гистограммами) выборки из ~103 точек. Обнаруженные преимущества открывают перспективы внедрения метода последовательности ранжированных амплитуд в программное обеспечение высокочувствительных фотодетекторов.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
