+
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ОБРАТНОГО ПОТОКА ЭНЕРГИИ В ФОКУСЕ
стр.863-870
Котляр В.В., Стафеев С.С., Налимов А.Г., Ковалев А.А., Порфирьев А.П.
С помощью двух одинаковых микрообъективов с числовой апертурой 0,95 было экспериментально показано, что интенсивность на оптической оси в плоскости фокуса оптического вихря с топологическим зарядом 2 равна нулю для света с правой круговой поляризацией и ненулевая для света с левой круговой поляризацией. Подтверждением того, что в последнем случае на оптической оси существует обратный поток энергии, является наличие в центре измеренного потока энергии слабого локального максимума (пятна Араго), объясняемого дифракцией прямого потока энергии на круге диаметром 300 нм (соответствует диаметру трубки обратного потока энергии). Сравнивая численные и экспериментальные распределения интенсивности, возможно определить диаметр трубки обратного потока - он равен расстоянию между нулями интенсивности. Для числовой апертуры 0,95 и длины волны 532 нм диаметр трубки обратного потока равен 300 нм. Также экспериментально показано, что при фокусировке цилиндрического векторного пучка второго порядка линзой с числовой апертурой 0,95 возникает осесимметричный поток энергии с очень слабым максимумом в центре (пятно Араго). Такое распределение объясняется дифракцией прямого потока энергии на круглой области диаметром 300 нм, в которой поток энергии обратный. Это также является подтверждением присутствия обратного потока энергии на оптической оси.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
ОПТИЧЕСКАЯ СИЛА, ДЕЙСТВУЮЩАЯ НА ЧАСТИЦУ, В ПРИСУТСТВИИ ОБРАТНОГО ПОТОКА ВБЛИЗИ ФОКУСА ГРАДИЕНТНОЙ ЛИНЗЫ
стр.871-875
Если вблизи поверхности (на расстоянии меньше 100 нм) высокоапертурной градиентной микролинзы из кремния с показателем преломления в виде гиперболического секанса, которая (линза) освещается лазерным излучением с длиной волны 1,55 мкм, на оптической оси расположить диэлектрическую наночастицу (диаметр около 70 нм), то ее будет притягивать к поверхности линзы с силой в доли пиконьютона. А если в линзе сделано углубление, то наночастица будет втягиваться в это углубление. Своего рода «оптический магнит». Если вблизи выходной поверхности такой градиентной линзы сформировать на оптической оси обратный поток энергии, то его присутствие приведет к тому, что диэлектрическая наночастица с поглощением будет «притягиваться» к поверхности с большей силой, чем такая же частица без поглощения. В отсутствие обратного потока обе частицы (с поглощением и без) притягиваются одинаково. Расчеты полей выполнены методом конечных разностей во временной области, а силы рассчитаны с помощью тензора напряжений Максвелла.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
СТРУКТУРА НОРМАЛЬНЫХ МОД В ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ИДЕАЛЬНЫХ ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКНАХ С СИЛЬНОЙ СВЯЗЬЮ
стр.876-882
Алексеев К.Н., Баршак Е.В., Лапин Б.П., Яворский М.А.
В данной работе исследовано влияние сильной эванесцентной связи на структуру нормальных мод системы параллельных идеальных многомодовых оптических волокон. С использованием формализма теории возмущений с вырождением на основе скалярного волноводного уравнения для этой системы получены аналитические выражения супермод высших порядков и определены их постоянные распространения. Показано, что структура мод в случае сильной эванесцентной связи совпадает с аналогичной структурой нормальных мод для слабо связанных параллельных волокон. Продемонстрировано, что наличие сильной связи приводит к модификации выражений для поляризационных поправок к скалярной постоянной распространения, для которых получены соответствующие аналитические выражения.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
АНАЛИТИЧЕСКИЙ МЕТОД РАСЧЁТА ПРЕЛОМЛЯЮЩИХ ОПТИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ЗАДАННЫХ ДВУМЕРНЫХ РАСПРЕДЕЛЕНИЙ ИНТЕНСИВНОСТИ
стр.883-892
Бызов Е.В., Досколович Л.Л., Кравченко С.В., Казанский Н.Л.
Предложен новый вид лучевого отображения в задаче расчёта преломляющих оптических элементов для формирования заданных двумерных распределений интенсивности. Предложенное отображение позволяет свести расчет преломляющего оптического элемента к решению обыкновенных дифференциальных уравнений 1-го порядка, разрешенных относительно производной. Результаты расчета показывают высокие рабочие характеристики предложенного метода. При формировании прямоугольных равномерных распределений интенсивности с размерами от 80°×1° до 40°×20° относительная среднеквадратичная ошибка формирования заданной интенсивности не превышает 15 %.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
ВОЗБУЖДЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНЫХ ПЛАЗМОН-ПОЛЯРИТОНОВ НАНОАНТЕННОЙ: ПРОСТОЕ АНАЛИТИЧЕСКОЕ РЕШЕНИЕ И ЕГО ЧИСЛЕННАЯ ВЕРИФИКАЦИЯ
стр.893-900
Дышлюк А.В., Богданов А.А., Витрик О.Б.
В работе предлагается простой аналитический метод решения задачи о возбуждении поверхностных плазмон-поляритонов металлической наноантенной, расположенной вблизи поверхности металла. Метод основан на теореме взаимности и аналогичен нахождению амплитуд мод диэлектрических волноводов, возбуждаемых источниками тока. Для большей наглядности предлагаемый подход демонстрируется на примере наиболее простой двухмерной геометрии. Справедливость аналитического решения подтверждается результатами численного моделирования методами конечных разностей и конечных элементов.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
СПИРАЛЬНАЯ ФАЗОВАЯ ПЛАСТИНКА СО МНОЖЕСТВОМ ЦЕНТРОВ СИНГУЛЯРНОСТИ
стр.901-908
Котляр В.В., Ковалев А.А., Козлова Е.С., Порфирьев А.П.
Рассмотрена мультиспиральная фазовая пластинка, у которой имеется множество центров сингулярности фазы, расположенных в произвольных точках в плоскости пластинки. Получены замкнутые выражения для топологического заряда вихревого поля в начальной плоскости сразу за обычной спиральной фазовой пластинкой и нормированного на мощность пучка орбитального углового момента. Топологический заряд в начальной плоскости равен сумме топологических зарядов каждой сингулярности, если их центры находятся внутри круглой апертуры конечного радиуса. Если часть центров сингулярности фазы лежит на границе круглой диафрагмы, ограничивающей обычную спиральную фазовую пластинку, то их топологический заряд в сумме нужно поделить на 2. Орбитальный угловой момент зависит от расположения центров сингулярности: чем дальше от центра пластинки расположен центр сингулярности, тем меньше вклад в орбитальный угловой момент. Если все центры сингулярности лежат на границе, ограничивающей мультиспиральную фазовую пластинку диафрагмы, то орбитальный угловой момент пучка равен нулю, хотя топологический заряд пучка в этом случае будет отличен от нуля.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
ФОРМИРОВАНИЕ ФОТОННЫХ НАНОСТРУЙ ДВУМЕРНЫМИ МИКРОПРИЗМАМИ
стр.909-916
Зайцев В.Д., Стафеев С.С.
С помощью метода конечных элементов, реализованного в программном пакете COMSOL Multiphysics, численно исследовалась фокусировка лазерного излучения диэлектрическими призмами с треугольным профилем. Было показано, что двумерные треугольные призмы позволяют фокусировать свет в свободном пространстве в пятна с размерами меньше скалярного дифракционного предела. Например, призма из кварцевого стекла с шириной основания 60 мкм и высотой 28,5 мкм, освещаемая светом с длиной волны 4 мкм, формирует фотонную нанострую с максимальной интенсивностью, в 6 раз превышающей интенсивность падающего излучения, и шириной по полуспаду интенсивности, равной 0,38 от длины волны фокусируемого излучения. Размеры фокусного пятна можно уменьшать, если высота призмы подобрана таким образом, чтобы максимум интенсивности располагался внутри призмы. В частности, призма из титаната бария с высотой 21 мкм и шириной основания 60 мкм формирует непосредственно за своей вершиной фокусное пятно с шириной, по полуспаду интенсивности равной 0,25 от длины волны фокусируемого излучения. Было показано, что использование призмы приводит к меньшей зависимости ширины фокусного пятна от длины волны по сравнению с микроцилиндром. Например, у микроцилиндра из кварцевого стекла с диаметром 60 мкм смена длины волны с 3 мкм до 5 мкм приводит к изменению ширины пятна на 0,09 от длины волны фокусируемого излучения, а у призмы в среднем на 0,05 от длины волны фокусируемого излучения.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
МОДЕЛИРОВАНИЕ ВВОДА ИЗЛУЧЕНИЯ В ПЛОСКИЕ ЛИНЕЙНЫЕ ВОЛНОВОДЫ С ПОМОЩЬЮ ДИФРАКЦИОННЫХ РЕШЁТОК ДЛЯ НОВОЙ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВОЛНОВОДНЫХ СИСТЕМ
стр.917-922
Соловьев В.С., Тимошенков С.П., Тимошенков А.С., Виноградов А.И., Кондратьев Н.М., Расщепкина Н.А.
Произведено моделирование и выбор оптимальных параметров дифракционной решётки для новой разработанной технологии изготовления плоских волноводных систем. В отличие от использования готовых пластин «кремний на изоляторе», разработана новая технология изготовления полностью автономной системы ввода излучения, согласующего элемента и собственно волновода. Приведено общее описание технологии системы «ввод излучения -распространение - вывод излучения». Найдены конкретные технологические параметры высоты решётки, подстилающего и покровного слоёв. Эффективность ввода в волновод составила 30 % за счёт подбора оптимального расстояния от волновода до кремниевой подложки, которая работает как зеркальный слой.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
РАСПОЗНАВАНИЕ ТИПОВ АБЕРРАЦИЙ ВОЛНОВОГО ФРОНТА, СООТВЕТСТВУЮЩИХ ОТДЕЛЬНЫМ ФУНКЦИЯМ ЦЕРНИКЕ, ПО КАРТИНЕ ФУНКЦИИ РАССЕЯНИЯ ТОЧКИ В ФОКАЛЬНОЙ ПЛОСКОСТИ С ПРИМЕНЕНИЕМ НЕЙРОННЫХ СЕТЕЙ
стр.923-930
Родин И.А., Хонина С.Н., Серафимович П.Г., Попов С.Б.
В работе осуществлено обучение и распознавание типов аберраций, соответствующих отдельным функциям Цернике, по картине интенсивности функции рассеяния точки с применением свёрточных нейронных сетей. Картины интенсивности функции рассеяния точки в фокальной плоскости моделировались с применением алгоритма быстрого преобразования Фурье. При обучении нейронной сети коэффициент обучения и количество эпох для датасета заданного размера был подобран эмпирически. Средние ошибки предсказания нейронной сети для каждого типа аберраций были получены для набора из 15 функций Цернике по датасету из 15 тысяч картин функции рассеяния точки. В результате обучения для большинства типов аберраций получены усреднённые абсолютные погрешности в диапазоне 0,012 - 0,015, однако определение коэффициента (величины) аберрации требует дополнительных исследований и данных, например, расчёта функции рассеяния точки во внефокальной плоскости.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
АКТИВНАЯ АТЕРМАЛИЗАЦИЯ ДВУХДИАПАЗОННЫХ ИК-ВАРИООБЪЕКТИВОВ
стр.931-936
Грейсух Г.И., Левин И.А., Казин С.В.
Для простых по конструкции средне- и длинноволновых двухдиапазонных инфракрасных рефракционных и рефракционно-дифракционных тепловизионных вариообъективов показана возможность сохранения во всем интервале изменения фокусного расстояния высоких и практически неизменных оптических характеристик при перепаде температур от - 40 до +40°C. Атермализация для любого фокусного расстояния достигается перемещением вдоль оптической оси объектива одного двухлинзового компонента или одиночной линзы, не задействованных в процессе зуммирования, что позволило, в частности, компенсацию терморасфокусировки и фокусировку объектива на дистанцию до объекта съемки осуществлять с использованием одного и того же фокусировочного механизма и при этом сохранять габарит и герметичность оптической системы.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ КЛАССИФИКАЦИИ ГИПЕРСПЕКТРАЛЬНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ ЗА СЧЕТ РАЗНОМАСШТАБНОЙ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ОБРАБОТКИ
стр.937-943
Борзов С.М., Потатуркин О.И.
Классификация типов подстилающей поверхности по мульти- и гиперспектральным изображениям традиционно осуществляется на основе анализа диаграмм рассеяния значений пикселей в многомерном пространстве признаков, в качестве которых используются яркости в отдельных каналах. Для повышения достоверности классификации используются подходы, основанные на учете характеристик каждого пикселя и пикселей его ближайшей окрестности, т.е. на совместном анализе спектральных и пространственных признаков. В данной работе на тестовом гиперспектральном изображении выполнены исследования эффективности методов спектрально-пространственной классификации данных, учитывающих пространственную информацию на различных этапах обработки. Особое внимание уделено подбору размера ядра пространственной обработки. Продемонстрировано, что включение в анализ окрестностей пикселей на любом этапе повышает точность классификации, однако наибольшую эффективность демонстрируют методы предварительной обработки исходных данных. При этом лучшие результаты достигаются при сочетании предварительной обработки сырых данных (до выполнения процедур попиксельной спектральной классификации) и апостериорной обработки результирующих картосхем. Отмечена перспективность многомасштабного сглаживания исходных изображений с кратным количеству масштабов увеличением числа спектрально-пространственных признаков, позволяющего исключить процедуру предварительного подбора масштаба пространственной обработки.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
BUILDING DETECTION BY LOCAL REGION FEATURES IN SAR IMAGES
стр.944-950
Ye Sh.P., Chen Ch.X., Nedzved A., Jiang Ju.
The buildings are very complex for detection on SAR images, where the basic features of those are shadows. There are many different representations for SAR shadow. As result it is no possible to use convolutional neural network for building detection directly. In this article we give property analysis of SAR shadows of different type buildings. After that, each region (ROI) prepared for training of building detection is corrected with its own SAR shadow properties. Reconstructions of ROI will be put in a modified YOLO network for building detection with better quality result.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
THE STUDY OF SKELETON DESCRIPTION REDUCTION IN THE HUMAN FALL-DETECTION TASK
стр.951-958
Seredin O.S., Kopylov A.V., Surkov E.E.
Accurate and reliable real-time fall detection is a key aspect of any intelligent elderly people care system. A lot of modern RGB-D cameras can provide a skeleton description of a human figure as a compact pose presentation. This makes it possible to use this description for further analysis without access to real video and, thus, to increase the privacy of the whole system. The skeleton description reduction based on the anthropometrical characteristics of a human body is proposed. The experimental study on the TST Fall Detection dataset v2 by the Leave-One-Person-Out method shows that the proposed skeleton description reduction technique provides better recognition quality and increases the overall performance of a Fall-Detection System.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
БЕСКОНТАКТНАЯ РЕГИСТРАЦИЯ ФУНКЦИИ ДЫХАНИЯ НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА ИК-ТГЦ-ИЗОБРАЖЕНИЙ ЛИЦА ЧЕЛОВЕКА
стр.959-967
Берловская Е.Е., Черкасова О.П., Ожередов И.А., Адамович Т.В., Исайчев Е.С., Исайчев С.А., Макуренков А.М., Вараксин А.Н., Гатилов С.Б., Куренков Н.И., Черноризов А.М., Шкуринов А.П.
В работе предложен новый подход к бесконтактной регистрации функции дыхания на основе анализа инфракрасно-терагерцовых изображений лица человека, последовательность которых позволяет визуализировать процессы, происходящие во время дыхания. Для получения количественных оценок функции дыхания предложено два способа. Первый - с использованием зонда, реализующего функцию пространственного дифференцирования, обеспечивает высокую чувствительность, но требует повышенной точности совмещения зонда с носовым отверстием и масштабирования в соответствии с ракурсом съемки. Второй - гистограммный способ получения количественных оценок функции внешнего дыхания - инвариантен к масштабу, не требует точного позиционирования, но при этом обладает меньшей чувствительностью. Предложенные способы позволили дистанционно оценить частоту дыхания, которая коррелирует с данными, полученными контактным методом регистрации функции дыхания.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
ДЕТЕКТИРОВАНИЕ КНИГ НА КНИЖНЫХ ПОЛКАХ ПРИ ПОМОЩИ ГЛУБОКИХ НЕЙРОННЫХ СЕТЕЙ
стр.968-977
Калинина М.О., Николаев П.Л.
Глубокие нейронные сети в настоящее время получили широкое распространение в различных сферах деятельности человека, в том числе тех, где требуется работа с большим объемом данных, а также операции по получению и обработке информации из окружающего мира. В данной статье рассмотрено создание сверточной нейронной сети на основе архитектуры YOLO по детектированию книг в режиме реального времени. Описаны процесс создания собственного набора данных и обучение на нем глубокой нейронной сети. Приведена структура полученной нейронной сети, и рассмотрены наиболее часто используемые метрики для оценки качества ее работы. Также сделан краткий обзор существующих видов архитектур нейронных сетей. Выбранная в качестве основы для нейросети архитектура обладает рядом преимуществ, позволяющих ей в значительной мере конкурировать с другими моделями нейросетей и делающих ее наиболее подходящим вариантом для создания сети, нацеленной на детектирование объектов, так как при ее разработке были значительно снивелированы некоторые часто встречающиеся недостатки подобных сетей (проблемы с распознаванием схожих по оформлению, имеющих одинаковый цвет обложек или расположенных под наклоном книг). Результаты, полученные в ходе обучения глубокой нейронной сети, позволяют использовать ее в качестве основы для дальнейшей разработки приложения, целью которого будет являться детектирование книг по книжным корешкам.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
ПОСТРОЕНИЕ ПОМЕХОУСТОЙЧИВОГО КОДА НА БАЗЕ ГОЛОГРАФИЧЕСКОГО ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ПРОИЗВОЛЬНОЙ ЦИФРОВОЙ ИНФОРМАЦИИ
стр.978-984
Тимофеев А.Л., Султанов А.Х.
В статье рассматривается метод помехоустойчивого кодирования, основанный на голографическом представлении цифрового сигнала. Процесс кодирования сообщения представляет собой математическое моделирование голограммы, создаваемой в виртуальном пространстве волной от источника входного сигнала. Кодовое слово - это голограмма точки, она же одномерная зонная линейка, несущая информацию о входном блоке данных в виде n-разрядного кода координаты центра зон Френеля. Показано, что голографическое представление сигнала обладает существенно большей помехоустойчивостью и позволяет восстановить исходную цифровую комбинацию при потере большей части кодового сообщения и при искажении кодированного сигнала шумом, в несколько раз превосходящим уровень сигнала. Для оценки помехоустойчивости проведено сравнение надежности передачи информации по каналу с аддитивным белым гауссовским шумом при использовании кода Рида-Соломона, кода Рида-Маллера, мажоритарного кода и голографического кода. Рассмотрена сравнительная эффективность кодов при наличии пакетных ошибок, вызванных эффектом замирания вследствие многолучевого распространения в радиоканалах. Показано, что голографическое кодирование обеспечивает исправление пакетных ошибок независимо от длины пакета и его позиции в кодовом слове. Высокая эффективность достигается также при поступлении на вход декодера смеси случайных и пакетных ошибок. Голографический код представляет интерес для передачи информации по каналам с низким отношением сигнал/шум (космическая связь и оптические системы связи, использующие свободное пространство в качестве канала передачи, наземная, в том числе мобильная радиосвязь), а также для хранения информации в системах, подверженных воздействию ионизирующего излучения.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
NETWORK COMMUNITY PARTITION BASED ON INTELLIGENT CLUSTERING ALGORITHM
стр.985-989
The division of network community is an important part of network research. Based on the clustering algorithm, this study analyzed the partition method of network community. Firstly, the classic Louvain clustering algorithm was introduced, and then it was improved based on the node similarity to get better partition results. Finally, experiments were carried out on the random network and the real network. The results showed that the improved clustering algorithm was faster than GN and KL algorithms, the community had larger modularity, and the purity was closer to 1. The experimental results show the effectiveness of the proposed method and make some contributions to the reliable community division.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
+
STUDY ON THE PLANNING OF RURAL LAND SPATIAL UTILIZATION BY IMPROVED PARTICLE SWARM OPTIMIZATION
стр.990-994
The planning of rural land space utilization is a very important problem. In this paper, the objective function of rural land use planning was analyzed firstly, and then the improved particle swarm optimization (IPSO) algorithm was obtained by improving the inertia weight for solution. The results showed that the land space use in the study area was more reasonable after the planning based on the IPSO algorithm, the forest land and construction land increased, the area of grassland, cultivated land and water area reduced appropriately, the aggregation degree of all types of land improved, and the space distribution was more planned, which was more conducive to production activities. The analysis results verify the effectiveness of the IPSO method in land space use planning, which can improve the efficiency and benefit of land space use, and it can be popularized in practical application.
Загружаем данные из библиотечной системы...
Ключевые слова
