ivdon3@bk.ru
Погрешности оптических поверхностей и в целом оптических систем можно оценить по несовпадению координат реальных и идеальных (рассчитанных) профильных кривых поверхностей; несовпадение нормалей к этой поверхности; различие волновых фронтов в падающем и преломленном (или отраженном) пучках световых лучей и др.. Воспроизводимость оптических поверхностей от образца к образцу и соответствие их расчетной принято оценивать по расхождению фактической и теоретической функций хода световых лучей. Такое расхождение оценивают по аберрограммам оптических систем, которые определяют экспериментально на специальных установках – аберрографах. В отличие от известных схем для измерения продольных аберраций только отражателей или только линз разработанная установка является универсальной, предназначенной для измерения зональных аберраций зеркальных и линзовых объективов большого диаметра, находящих применение в световых приборах, концен-траторах солнечной энергии, передающих и принимающих оптических систем оптико-электронных приборов.
Ключевые слова: аберрометр, аберрограмма, продольная аберрация, зеркальный объектив, линзовый объектив
Настоящая статья посвящена вопросам дистанционного зондирования естественных поверхностей с целью определения их температур по собственному излучению в инфракрасной (ИК) области спектра. Кратко изложены основы радиометрического метода, проанализированы факторы, влияющие на результат дистанционных измерений. Получена формула, по которой произведен расчет влияния отраженного от исследуемой поверхности излучения окружающей среды (фона) на результат измерения термодинамической температуры. Расчет учитывает излучательную способность эталонного черного тела, по которому производилась градуировка ИК-радиометра, радиационную температуру фона при градуировке прибора и выполнен для двух спектральных диапазонов, находящихся в окне прозрачности атмосферы. Результаты расчетов актуальны для повышения точности дистанционного зондирования температурных полей естественных объектов.
Ключевые слова: дистанционное зондирование, ИК-излучение, ИК-радиометр, температурное поле, энергетическая яркость, излучение фона, абсолютно черное тело, оптический поток, радиационная температура, излучательная способность
01.04.05 - Оптика , 05.11.07 - Оптические и оптико-электронные приборы и комплексы
Статья посвящена исследованию оптико-геометрической иллюзии, возникающей при оценке расстояний между краями объектов (в частности, окружностей). Предметом исследования являются геометрические факторы, влияющие на величину иллюзии. Установлено, что зависимость величины иллюзии расстояния от ориентационного фактора имеет периодичность уменьшения-возрастания величины иллюзии при повороте тестовой конструкции, при этом максимальные значения иллюзии зафиксированы при таком повороте тест-объекта, когда испытуемый наблюдает его в вертикальном положении.
Ключевые слова: зрительное восприятие, зрительные иллюзии, оптико-геометрические иллюзии, иллюзия Мюллера-Лайера, иллюзия расстояния, геометрические параметры зрительных иллюзий
Приведены теоретические соотношения, которые служат для оценивания поглощающих свойств тонких оптических пленок с использованием функций, определяющих огибающие интерференционных экстремумов в спектре пропускания тонкой оптической пленки на плоскопараллельной прозрачной подложке, а также экспериментальные результаты оценки потерь в инфракрасном диапазоне в пленках Ge, которые легированы Si.
Ключевые слова: интерференция, поглощение, оптика, пленка, показатель преломления
В статье изложены результаты разработки комбинированного медицинского измерительного прибора – офтальмопневмогониометра, с помощью которого возможно выполнение комплекса измерений внутриглазных структур и давления. На основании результатов анализа предметной области автором была предложена структурная прибора, рассмотрены технические решения отдельных ее элементов. Приведены краткие выводы по проделанной работе, а также обозначены перспективы развития проекта.
Ключевые слова: офтальмопневмогониометр, офтальмогониометрия, внутриглазное давление, оптика глаза
01.04.05 - Оптика , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
Гибридные космические солнечные электростанции с лазерным излучением, использующие неиссякаемую энергию Солнца, обеспечивают экологически чистую энергию , «зелёную», а также развитие космической солнечной энергетики, что является перспективным и актуальным направлением развития энергетической системы в космосе (обеспечения электроэнергией космической техники) и в земной энергетической системе. Внедрение беспроводной передачи энергии в виде лазерного излучения позволяет сконцентрировать наведение лазерного пучка безопасно и с наименьшими потерями, полупроводниковым лазером в диапазоне 0,55–0,75 мкм или 1,0–1,1 мкм окон прозрачности атмосферы (1 этап) с последующей разработкой эффективных волоконных лазеров с солнечной накачкой на той же длине волн (2 этап). Три варианта процесса передачи солнечной энергии от Солнца до пользователя в гибридных космических солнечных электростанциях позволяют обеспечить электроэнергией малоосвоенные и труднодоступные регионы, где отсутствуют кабельные сети передачи электроэнергии (райны Крайнего Севера России, Центральной Сибири, Канады, Гренландии, Артики и Антарктиды, горные районы, пустыни, места стихийных бедствий, катастроф и континентального шельфа), а также мобильный передвижной транспорт и системы smart grid.
Ключевые слова: экологически чистая энергия, зелёная энергия, экологическая безопасность, лазерное излучение, космическая солнечная электростанция, гибридные, «smart grid»
01.04.05 - Оптика , 05.14.08 - Энергоустановки на основе возобновляемых видов энергии
Проведена ревизия управляющих цветовой насыщенностью средств программного обеспечения современной компьютерной графики. В предположении измерительного характера преобразования насыщенности определена сопутствующая погрешность. В рамках трёхмерной модели систематизирована структура полной погрешности сатурирующего инструментария. Свойства одной из составляющих – оттеночной неравномерности преобразования – изучены на выборке из 24 программных пакетов. Выявлена её особенность, критичная к целостности изобразительной информации в ходе контрастного преобразования насыщенности. Обнаружена антикорреляция оттеночной неравномерности с найденным ранее яркостным сдвигом. Как результат, исследованный программный продукт не гарантирует адекватность управления контрастом цветовых насыщенностей в задачах анализа изображений, что не допускает возможности его использования в экспертизе. Представлены результаты анализа программного продукта, лишенного обеих погрешностей. Озвученные ранее системные требования к сохранению оттенка и яркости цвета дополнены требованием к преобразованию насыщенности цвета.
Ключевые слова: метрологическое обеспечение программ, преобразование насыщенностей цвета, контраст насыщенностей, погрешности контрастирования, целостность изобразительной информации, экспертные приложения
В статье рассмотрены требования к автоматизированным системам контроля при производстве приборов ориентации по Земле. Проанализированы различные типы интерферометров, для использования в автоматизированной системе контроля изготовления приборов ориентации по Земле. Приведен обзор наиболее распространенных моделей интерферометров, обсуждены в деталях характеристики и особенности их схем, тенденции развития и производители. Произведено сравнение параметров нескольких импортных и отечественных интерферометров, пригодных для использования в автоматизированной системе контроля. Рассмотрены достоинства и недостатки интерферометров по схемам Жамена, Маха-Цендера, Саньяка, Майкельсона и Физо. На основании параметров исследуемой задачи обоснован выбор в пользу конфигурации интерферометра по схеме Физо. Всем требованием наиболее полно удовлетворяет интерферометр фирмы ООО «Оптотехническая лаборатория» OptoTL-60/125.
Ключевые слова: автоматизированная система контроля, лазерный интерферометр, интерферометр Физо, оптика, фотоника, оптическое производство, интерферометрия
В работе приведена сравнительная оценка способов формирования излучений в виде двух и трехчастотного симметричного пакета дискретных частот, как традиционных на основе модулятора Маха-Цандера, работающего в различных рабочих точках, так и авторских на основе тандемной амплитудно-фазовой модуляции. Сформированные излучения являются частными случаями сверхузкополосного пакета дискретных частот, используемых для построения радиофотонных векторных анализаторов. По результатам компьютерного моделирования формирователей в специализированном ПО приведена качественная и количественная оценка чистоты формируемых излучений, что служит подтверждением результатов, полученных для математических моделей и их адекватности описываемым физическим процессам.
Ключевые слова: модуляция оптического излучения, сверхузкополосный пакет дискретных частот, модулятор Маха-Цандера, тандемная амплитудно-фазовая модуляция, электроабсорбционный модулятор
В работе представлена концепция построения радиофотонных векторных анализаторов нового типа на основе сверхузкополосного пакета дискретных частот, сформулированная как результат сравнительного анализа существующих методов построения оптических векторных анализаторов.
Ключевые слова: оптический векторный анализатор, радиофотоника, радиофотонный векторный анализатор, модуляция оптического излучения, сверхузкополосный пакет дискретных частот
Рассматривается оптический векторный анализатор на основе оптической двуполосной модуляции и вынужденном рассеянии Бриллюэна, а также возможность его моделирования в программной среде OptiSystem.
Ключевые слова: оптический векторный анализатор, двуполосная модуляция, вынужденное рассеяние Бриллюэна, волоконная брэгговская решетка с фазовым π-сдвигом, моделирование, OptiSystem
01.04.05 - Оптика , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
Исследованы спектры диффузного отражения света от спроектированных зелёных пигментов на основе оксида хрома(III) и оксида цинка допированного кобальтом, полученных на основе силикона с добавлением полученных пигментов на основе оксида хрома(III), некоторых коммерческих образцов PLA пластиков зелёного цвета, а также естественно стареющих зелёных листьев трав, деревьев и кустарников. Проведен их сравнительный анализ на предмет возможности имитирования спектра ДОС от естественно-стареющих листьев неорганическими пигментами или функциональными материалами, на основании которого сделан вывод о том, что коммерческие образцы зелёных пластиков категорически не подходят для имитации спектра ДОС от зеленых листьев. Однако возможно создание функциональных материалов способных приближенно имитировать спектр ДОС от зеленых листьев.
Ключевые слова: спектроскопия, диффузное отражение, функциональные материалы, пирохимический золь-гель цитратный метод, гидролитический методы, оксиды хрома(III), неорганические пигменты
01.04.05 - Оптика , 01.04.07 - Физика конденсированного состояния
В представленной работе рассматривается метод реконструкции структурных изображений в эндоскопической оптической когерентной томографии на основе учета спекл-паттернов путём использования операций морфологической эрозии и расширения. Предложенный алгоритм снижения уровня спекл-шумов для повышения качества визуализации в эндоскопической оптической когерентной томографии был практически реализован в среде LabVIEW. Отличительными особенностями предложенного алгоритма является морфологическая обработка В-сканов, фильтрация посредством свертки перед морфологической обработкой В-сканов и многоуровневая фильтрация А-сканов и состоящих из них В-сканов. Серия компьютерных экспериментов показала устойчивое повышение отношения сигнал/шум и контраста получаемых структурных изображений при использовании разработанного алгоритма. Предлагаемый алгоритм снижения уровня спекл-шумов на структурных изображениях может быть использован в медицинских технологиях для визуализации внутренней структуры полостей и трактов организма.
Ключевые слова: спекл-шум, оптическая когерентная томография, эндоскопические системы, структурное изображение, морфологическая эрозия, уменьшение спеклов, глубина зондирования когерентности
В статье рассматриваются способ модернизации решений построения систем контроля характеристик транспортных средств, выполненных при помощи стандартных волоконных брэгговских решеток (ВБР). Приведена оценка применимости ВБР со структурными дефектами такими как фазовые π-сдвиги. В данной статье предложена волоконно-оптическая сенсорная система (ВОСС) на основе ВБР с фазовым π-сдвигом, которая позволяет перейти от оптоэлектронных методов интеррогации к радиофотонным. Представлен радиофотонный подход как эффективный метод обнаружения транспортных средств во время обычного транспортного потока. Показаны принципы формирования информационного сигнала при измерении параметров движения автомобиля.
Ключевые слова: волоконные брэгговские решетки, фазовый сдвиг, распределенные сенсорные сети, переносной сенсор, мониторинг плотности дорожного движения
01.04.05 - Оптика , 05.11.00 - Приборостроение, метрология и информационно-измерительные приборы и системы
Работа относится к виртуально-оптической обработке изображений, точнее к контрастированию, конкретно – к управлению контрастом цветовых насыщенностей с целью выявления латентной изобразительной информации. С учётом специфических требований к программному инструментарию аналитического назначения разработаны оригинальные алгоритм и программа для контрастирования насыщенностей. Заложена возможность оптимизации скорость versus точность преобразования. Успешно проведена апробация программы: зафиксирован существенный рост информативности изображения. Продемонстрирована эффективность приложения созданного программного продукта к экспертным задачам.
Ключевые слова: изобразительная информация, цветовая насыщенность, контраст насыщенностей, управление контрастом, алгоритм и программа, латентные изображения, экспертные приложения
Оптоакустический эффект применяемый для визуализации может обеспечить улучшенное пространственное разрешение и температурную чувствительность по сравнению с другими методами неинвазивной цитометрии, термометрии, используемой во время термической терапии для безопасного и эффективного диагностирования. Однако точность описанных оптоакустических методов снижается из-за биологической изменчивости и неоднородного состава тканей. Оптоакустический спектральный анализ используется для оценки морфологических изменений эритроцитов (например, размер / форма).
Ключевые слова: оптоакустика, оптоакустический сигнал, биожидкость, кислородонасыщение, гемоглобин, эритроцит
В статье приводится описание принципов метода рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии. Описан способ возможного применения метода РФЭС в пожарно-технической экспертизе. Определены критерии определения типа короткого замыкания на электротехнических изделиях, изъятых с мест пожара. В зависимости от условий возникновения замыкания проводников изменяется их химический состав. Проанализированы процедуры реализации существующих методов анализа, применяемых в испытательных пожарных лабораториях. Приведено краткое описание основных узлов времяпролетного спектрометра, включающих рентгеновскую трубку, времяпролетный энергоанализатор и принципы их работы. Применение принципа агрегатирования элементов спектрометра позволяет упростить адаптацию метода рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии к решению задач в области пожарной безопасности. Описана методика проведения эксперимента в авторском спектрометре.
Ключевые слова: Рентгеновский спектрометр, рентгеновская трубка, фотоэлектронный спектр, короткое замыкание, пожарно-техническая экспертиза
В статье рассматривается метод автоматического устранения нелинейности при регистрации интенсивности в проекционных системах. Ошибки при регистрации интенсивности влияют на точность фазовых измерительных систем, основанных на структурированном освещении объектов. Аппаратные средства гамма-коррекции не могут полностью устранить подобные искажения, поскольку вид обратной зависимости может быть более сложной функцией. Метод основан на проекции идеального клина и автоматической определения необходимых для регистрации уровней интенсивности.
Ключевые слова: оптические измерительные системы, структурированное освещение, определение профиля, интенсивность, нелинейные искажения, цифровая обработка изображений
Фантомы представляют собой имитацию биологической ткани. С помощью фантомов можно моделировать распространение света в биологической ткани. При проведении любых биофизических экспериментов существует необходимость в постоянстве начальных условий эксперимента. Использование твердых фантомов, не деградирующих с течением времени и при воздействии внешних факторов, является фундаментом для получения надежных результатов и повторяемости эксперимента. Создание фантомов биологической ткани, содержащих флуоресцентные наночастицы или наночастицы с большим поглощением, а также которые соответствуют конкретным механическим или оптическим свойствам, является актуальной задачей. В работе описана разработка, изготовление и измерение параметров твердых фантомов биологической ткани, содержащих золотые и апконверсионные наночастицы. Проведены исследования оптических и механических свойств фантомов. Выявлены интервал температур, пригодный для применения образцов, в качестве фантомов биологической ткани для задач лазерного термолиза.
Ключевые слова: фантом, золотые наностержни, люминесценция, квантовые точки, термогравиметрический анализ
С использованием метода трассировки лучей произведен расчет эффективности ввода оптического излучения полупроводниковых лазеров различных типов в интегрально-оптический ионообменный заглубленный волновод в стекле посредством оптических схем на основе линз сферической, полуцилиндрической и полусферической формы. Волновод изготовлен в стекле К-8 методом ионного обмена. Результаты проведенных расчетов свидетельствуют о низкой эффективности ввода оптического излучения при использовании одиночных линз. Использование пары микролинз (коллимирующей и фокусирующей) позволяет значительно увеличить эффективность оптической связи. Расчетная эффективность стыковки VCSEL-лазера и интегрально-оптического волновода, связанных с использованием пары полусферических микролинз, составила 79%. Эффективость ввода ограничена достаточной низкой апертурой самого стеклянного волновода – 0,12.
Ключевые слова: интегральная оптика, оптические волноводы, ионный обмен в стекле, VCSEL-лазер, метод трассировки лучей, ZEMAX
01.04.05 - Оптика , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
В статье приведены результаты применения вязкостных присадок на основе полиизобутиленов для повышения работоспособности железнодорожных пластичных смазок ЛЗ ЦНИИ. Установлено, что введение данного типа присадок в дисперсионную среду смазок позволяет повысить их коллоидную стабильность и трибологические свойства без ухудшения эксплуатационных параметров, существенных для области применения данных смазок.
Ключевые слова: пластичный смазочный материал, трение, загуститель, полиизобутилен, износостойкость, смазочная пленка, надежность
Предложена новая поляризационная интегрально-оптическая схема на основе слабонаправляющих волноводов в стекле - пассивный преобразователь линейной поляризации излучения на 90 градусов эволюционного типа. В ее основе четырехслойный волновод, состоящий из ионообменного волновода в стекле, покрытого тонким слоем диэлектрической пленки с высоким показателем преломления, имеющей клинообразную толщину, либо (в другом варианте построения преобразователя) рупорообразную ширину. Проведено обоснование функционирования преобразователя поляризации методами модового анализа. Установлено, что в некотором небольшом диапазоне толщины (или ширины) покровной наноразмерной пленки вторая и третья моды волновода имеют близкие эффективные показатели преломления и гибридную структуру полей мод, а вне этого диапазона, эти моды имеют структуру поля мод ТМ0 либо TE1. При этом плавное увеличение толщины (или ширины) покровной пленки волновода вдоль его продольной геометрической оси приводит к тому, что он будет выполнять функции преобразователя поляризации излучения ТМ0-TE1.
Ключевые слова: Интегральная оптика, преобразователь поляризации излучения, оптический волновод, волноводная мода
01.04.05 - Оптика , 05.11.07 - Оптические и оптико-электронные приборы и комплексы
Описаны тенденции применения двухмерно-периодических поглощающих структур в оптическом и терагецовом диапазоне. Приведены результаты расчета диаграмм рассеяния и отражения многослойных структур. Рассчитаны оптимальные параметры структур для наблюдения наибольшего эффекта поглощения.
Ключевые слова: резонансное поглощение, плазмоны, коэффициент отражения, дифракционные решетки, периодические структуры
В работе приведено использование халькогенидных стекл в качестве иммерсионных сред на операции разметки в производстве ограненных алмазов. Работа может быть полезна специалистам алмазно-бриллиантовых предприятий.
Ключевые слова: оптика, оптика анизотропных сред, иммерсионные среды, не ограненные алмазы, оптически распознаваемые дефекты алмазы, халькогенидное стекло, спектральные характеристики халькогенидного стекла, система визуализации
Проведено физико-математическое моделирование многоэтапных процессов формирования волноводов в стекле K-8 на основе совместного решения двумерного уравнения диффузии, уравнения электростатики и волнового уравнения. Уравнение диффузии решалось путем использования неявной конечно-разностной двухслойной схемы Крэнка-Николсона. Рассмотрен общий случай трехэтапного технологического процесса, включающего в себя термический ионный обмен “серебро-натрий"", электростимулированное заглубление волноводного канала и его отжиг. Определены условия формирования одномодовых волноводов, которые имеют размеры модового поля, подходящие для их эффективной торцевой стыковки с волоконными световодами на длине волны 1.55 мкм. Построена модель волновода с селективным (частичным) заглублением, который обладает асимметричным профилем показателя преломления и гибридными модами.
Ключевые слова: интегральная оптика, оптические волноводы, ионный обмен в стекле, электростимулированная миграция ионов, нелинейное уравнение диффузии, волноводная мода
01.04.05 - Оптика , 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ