Процессоры когерентно-оптические

Таким образом, особенностью когерентных оптических процессоров является использование волновых свойств света и представление обрабатываемой инфор- [c.198]

Основными методами анализа и синтеза когерентных оптических процессоров являются методы волновой оптики (в том числе и голографии) и методы теории связи. Основу этих методов составляет аппарат двумерного преобразования Фурье и теории линейных систем. [c.199]

Рис. 6.1.1. Обобщенная структурная схема когерентного оптического процессора. i

Рис. 2,3. Когерентно-оптический фурье-процессор.

Динамический диапазон модулятора может лежать в интервале 404-60 дБ по интенсивности записывающего света (перепад интенсивностей в 100—1000 раз). Кроме указанных достаточно хорошо известных характеристик, необходимо обратить внимание на два дополнительных параметра — шумы и фазовая однородность модулятора. Требования низкого уровня собственных шумов связаны, в частности, с низкой дифракционной эффективностью модуляторов,, а отсутствие фазовых искажений есть специфическое требование когерентных оптических систем. Наличие фазовых искажений модулятора приводит к расширению (размытию) оптических сигналов на выходе фурье-процессора, а следовательно, к потере разрешающей-способности и резкому снижению отношения сигнал/шум. [c.31]

Другой областью применений фоторефрактивных кристаллов в когерентно-оптических процессорах могло быть их использование в качестве сред для реверсивных голографических фильтров. [c.31]

Управляемые ПЭВМ жидкокристаллические динамические транспаранты перспективны для применения в сверхбыстродействующих когерентно-оптических Фу-рье-процессорах для распознавания дефектов. [c.491]

Когерентные оптические процессоры [c.175]

В ряде случаев алгоритм Гершберга можно также рассматривать как интерполяционный. В [138] для экстраполяции изображений была предложена схема когерентного оптического процессора, реализующая алгоритм Гершберга. В 65] этот алгоритм был реализован в оптическом процессоре, предназначенном для экстраполяции спектра, заданного в ограниченном секторе. При этом показана возможность восстановления томограмм, полученных при ограниченном угле обзора, для объектов известной формы. [c.186]

Рассмотрим когерентный оптический процессор [62], предназначенный для восстановления томограмм по суммарному изображению при ограниченном числе проекций. На рис. 6.11 представлена схема этого процессора. Покажем, что она обеспечивает выполнение всех операций, которые требуются алгоритмом при априорной информации, описываемой уравнениями (2.29), (2.30), и перечислены в 2.3. Луч от когерентного источника света 1 через расщепитель 2 и расширитель пучка 3 попадает на транспарант 5, представляющий собой суммарное изображение полученное при N проекциях. Фурье-объектив 6 формирует спектр этого изображения в задней фокальной плоскости. В этой же плоскости расположена маска 7, предложенная Р. Н. Марксом П в [138]. Она представляет собой экран с отверстиями, совпадающими с теми областями частотной области, в которых спектр априорно 186 [c.186]

Появление этой книги симптоматично, поскольку интерес к оптической обработке информации вызвал всплеск надежд и работ сразу же после появления лазеров с высокой когерентностью. Однако реализация оптических процессоров столкнулась с целым рядом практических трудностей. К ним относятся создание пространственно-временных модуляторов света (т. е. способов ввода информации в оптическую систему), разработка новых типов сред для регистрации информации, реализация архивной и динамической систем памяти и др. Возникающие на пути практической реализации оптических процессоров проблемы в какой-то мере охладили восторг, появившийся после осознания достоинств оптической обработки информации, но не остановили эти исследования. [c.5]

Практически все разработанные алгоритмы восстановления томограмм (кроме алгебраических типа ART) реализованы оптическими методами. Многие оптические процессоры для томографии Описаны в [33]. Разработаны схемы томографических процессоров, в которых для обработки проекции используется и когерентное, и [c.170]

Развитие методов оптической обработки информации позволило поставить вопрос о разработке оптических и оптико-электронных систем для восстановления томограмм. Первые работы в данном направлении появились в середине 70-х годов. Были предложены аналоговые процессоры, в которых обработка проекций осуществлялась как с помощью когерентного, так и некогерентного света. [c.175]

Приборы телевизионной и когерентно-оптической структуроскопии. Во многих случаях информация о качестве объектов контроля может быть получена на основе анализа структуры их материала как поверхностной, так и объемной. Для этих целей создан ряд приборов, среди которых наибольшее распространение получили телевизионные анализаторы (ТВА) и когерентно-оптические процессоры (КОП). Действие ТВА основано на сканировании изображения изучаемых структур видеодатчиком (телевизионной камерой или устройством типа бегущий луч ) и последующей машинной обра- [c.114]

Формирование и преобразование с помощью таких модуляторов двумерных массивов информации, представляемой в цифровой (бинарной) или аналогово форме, лежит в основе создания оптических запоминающих и периферийных устройств, когерентных оптических процессоров и других ваиснейших узлов информационных и вычислительных систем. функционалы ая роль пространственных модуляторов света в них весьма многогранна отображение информации (дисплеи, в том числе проекционные), ввод-вывод, формирование и преобразование массивов оптических сигналов, реализация логических операций, регистрация пространственного распределения оптических сигналов, визуализация изображений, кодирование и опознавание, преобразование по амплитуде и фазе, частоте, по когерентности несущей, усиление яркости изобраи ений, персстрапвлемая фильтрация, обработка изображений и др. [c.9]

Наличие микроструктурных неоднородностей в стекле, неровностей поверхности оптических элементов приводит к появлению паразитной шумообразной модуляции в обрабатываемом когерентном оптическом сигнале и, как следствие, к снижению отношения сигнал /шум на выходе оптического процессора. [c.224]

Преобразование Френеля тесно связано с преобразованием Фурье. Разложением ядра преобразования Френеля можно показать, что функции (x)exp(—/nsA V ) и f y) exp jnsy lX) связаны друг с другом преобразованием Фурье. Наоборот, если f y) и g(x) — пары преобразования Фурье, то можно показать, что пара g (х) ехр(/язл /Х) и /(г/) ехр(—jnsy lK) связана преобразованием Френеля. В этих выражениях умножение на квадратичный фазовый множитель аналогично виду преобразования, осуществляемого тонкой линзой над комплексной амплитудой падающего на нее светового поля [14, гл. 5]. То, что распространение электромагнитного поля между линзами можно описать, с помощью преобразования Френеля (или свертки с фазовым множителем), позволяет изучать свойства когерентных оптических процессоров, в которых основными операциями являются умножение и свертка [7], на основе алгебраических соотношений. Преобразование Френеля применяется также при исследовании голограмм Френеля и анализе систем воспроизведения с апертурами, кодированными зонной пластинкой. [c.34]

Простейшим, но очень важным примером когерентно-оптической системы является фурье-процессор. Он представляет интерес и как самостоятельное устройство, но также как базовый блок, который используется для создания других когерентно-оптический систем. На рис. 2.3 показана одна из наиболее типичных схем фур -процес- сора. Во входной плоскости (передняя фокальная плоскость линзы) располагается транспарант (слайд), коэс ициент пропускания которого по амплитуде считываюш,его света Т (х, у) описывает входной, массив информации, подлежащий обработке. Если осветить входной транспорант плоской волной, то в выходной плоскости распределение амплитуды света Л out (v, ) будет описываться двумерным фурье-преобразованием от Т (х, у) [c.29]

Интеграл имеет вид свертки, поэтому изображающая система может быть использована как аналоговый процессор, выполняющий двумер-йую операцию свертки или при обеспечении некоторых дополнительных условий— операцию корреляции. Конкретный характер выражения (2.19) зависит от формы импульсного отклика, который в когерентно-оптической системе легко сформировать голографическими методами. Так, чтобы обеспечить процесс распознавания (операцию корреляции), необходимо поместить в задней фокальной плоскости первого объектива так называемый согласованный фильтр [2.11, [c.30]

Устройство ввода информации в когерентно-оптический процессор, кроме ПВМС, включает системы записи и считывания информации. К ним предъявляется ряд специфических требований. Согласно ориентировочным оценкам, приведенным в разделе 2.3, когерентно-оптический процессор может быть конкурентоспособным по сравнению с ЭВМ, если входное устройство обеспечивает ввод массивов информации с размерностью 1000 хЮОО разрешимых элементов с быстродействием 30 Гц. Кроме того, устройство ввода должно обеспечивать требуемую линейность и не вносить геометрических и фазовых искажений. [c.252]

Данная монография посвящена одному из перспективных и интереснейших направлений лазерной физики — лазерному охлаждению твёрдых тел и перспективам создания твердотельного оптического рефрижератора. Её написание вызвано желанием авторов монографии дать ответы хотя бы на часть многочисленных вопросов специалистов в области когерентной оптики и спектроскопии о физике лазерного охлаждения твёрдых тел, о путях достижения более глубокого охлаждения и о возможности создания твердотельных лазерных рефрижераторов, самоохлаждающихся твердотельных лазеров и эхо-процессо-ров с оптически охлаждаемыми носителями информации. Эти вопросы возникли уже в 1995 году сразу же после сообщения о постановке в США первого твердотельного эксперимента по лазерному охлаждению. Их число росло с появлением новых экспериментальных работ, которые требовали объяснения с единых позиций в одном издании. Более того, наметились перспективы по использованию антистоксова механизма охлаждения для понижения температуры активных элементов твердотельных лазеров и носителей информации оптических эхо-процессоров. Одним из способов решения таких практически важных задач является дополнительное легирование твердотельной среды ионами трёхвалентного иттербия или тулия. Другие способы оптимизации работы, например, оптических эхо-процессоров так или иначе уже обсуждались в радиоспектроскопии. В основе этих способов лежит спин-локинг и различные режимы многоимпульсного сужения однородной ширины спектральных линий. Поэтому авторы данной монографии сочли целесообразным кратко описать эти режимы и провести анализ возможности их реализации в оптическом диапазоне. Это описание завершается обсуждением конкретной схемы такого фазового процессора с оптически охлаждаемым носителем информации. [c.6]

Таким образом, в предложенном когерентно-оптическом процессоре возможно решение ИУ Радона, что позволяет оперативно получать сечения пространственного распределения неоднородностей объекта При использовании в качестве регистраторов излучения пространственных модуляторов света время по1учения искомых данных в основном определяется скоростью поворота исследуемою объекта и может составлять несколько секунд 146 [c.146]

Возможен такой когерентно-оптический процессор для обработки модифицированных синограмм, в котором полност1 ю устранены механические движения его элементов. Действительно, пусть на вход процессора подаются одновременно все проекции, повернутые на тот угол, под которым они были получены, и смещенные относительно оптической оси на одинаковое расстояние. Тогда в задней фокальной плоскости сферической линзы спектры проекций будут иметь дополнительный линейный фазовый набег, вызванный смещением проекций в пространственной области. Скомпенсировать этот набег можно, например, с помощью плоско-вогнутой конической линзы (аксикона). Помещая в фокальную плоскость также двумерный р-фильтр с радиальной щелевой диафрагмой на выходе процессора, будем иметь сумму фильтрованных обратных проекций, одновременно распространяющихся вдоль оптической оси. Так как используется когерентное излучение, то различные фильтрованные проекции при регистрации на выходе процессора будут складываться друг с другом по амплитуде, т. е. с учетом знака проекций. В этом случае изображения сечения можно наблюдать непосредственно на некотором экране, поставленном в плоскость регистратора. [c.176]

Рис. 6 6. Схема когерентно-оптического процессора для восстановления томограмм по синограммам синограмма 2 — комбинация нз цилиндрической н сферической линзы 3 —голографический пространственный фильтр 4 — сферическая линза 5 — шаль

Как известно, оптические устройства обработки изображений, использующие когерентный свет, обладают рядом недостатков чувствительностью к фазовым искажениям, механическим повреждениям, зернистости регистраторов, размеры обрабатываемых изображений малы и т. п. Поэтому кроме когерентно-оптических разрабатывались и развивались некогерентные оптико-электронные процессоры для восстановления томограмм по проекциям, записанным в виде синограмм. Почти все эти процессоры реализуют алгоритм суммирования фильтрованных обратных проекций (см. 1.2.3), который можно записать в виде [c.178]

Устройство считывания с ПВМС. Оно должно включать источник когерентного излучения (непрерывный или импульсный лазер) и коллимирующую оптическую систему, обеспечивающую освещение ПВМС светом с заданным волновым фронтом. Устройство считывания не должно вносить на входе оптического процессора фазовых искажений и обеспечивать минимальный уровень шумов. [c.254]

В этой ситуации состояние всей цепочки кубитов можно описать как суперпозицию из 2 двоичных чисел с N знаками. При обработке информации (записанной в двоичных числах) в такой цепочке кубитов, с ней будет совершаться последовательность унитарных преобразований, причём параллельно будет обрабатываться все 2 вариантов исходных данных. Итак, в такой цепочке кубитов реализуется квантовый параллелизм , существенно сокращающий время квантовых вычислений. Согласно [224], состояние квантового компьютера является суммой огромного числа слагаемых, каждое из которых представляет собой произведение состояний вида 0) или 1), т. е. на языке А. Эйнштейна, Б. Подольского и Н. Розена [225] такое состояние квантового компьютера является сложным перепутанным состоянием. При операции обработки информации над этим состоянием производится серия конкретных унитарных преобразований, а затем осуществляется измерение нового полученного состояния. В итоге мы убедились, что работа квантового компьютера базируется на операциях с перепутанными состояниями цепочки кубитов. Одна из трудностей создания квантового компьютера состоит в обеспечении квантовой когерентности большого числа кубитов (например, атомов или ионов), подразумевающей отсутствие любых неконтролируемых взаимодействий кубитов друг с другом, а также со средой. Эти взаимодействия вызывают быстрый распад суперпозиционных состояний и превращение их в смесь состояний (этот процесс получил название декогеренция ). Способы устранения декогеренции обсуждаются в обзоре [226]. Существенный вклад в развитие теории квантовой информации внёс Б. Б. Кадомцев [227]. Полезное обсуждение физических основ современных информационных процессов содержится в издании [228]. В целом, ситуация с созданием твердотельных квантовых процессоров сложная и подавляющее число работ в этом направлении посвящено обсуждению физических принципов их функционирования. Остановимся на некоторых возможных вариантах оптических процессоров, с помощью которых предполагается реализовать операции квантовой логики. [c.190]

Принципиальная схема этого процессора представлена на рис. 5.3. После вычисления i результат поступает на вход оптической части процессора, где ti отображается управляемым транспарантом Т1, который освещается когерентным светом с плоским волновым фронтом. Угловой спектр модулированного управляемым транспарантом излучения мультиплицируется по заданному закону устройством У. Линза Л1 выполняет фурье-преобразование излучения, прошедшего через транспарант и мультипликатор. Следовательно, в фокальной плоскости Л1 перед маской Т2 распределение комплексных амплитуд поля имеет вид Aff+ i/i], Результат вычисления F+ [ i] поступает в процессор в виде маски Т2 в заднюю фокальную плоскость линзы Л1. За маской Т2 амплитуда поля имеет вид Линза Л2 выполняет [c.161]

В [148] для сдвига проекций при выполнении операции обратного проецирования использовались дифракционные решетки, точнее, фурье-голограмма транспаранта, состоящего из набора точечных отверстий на непрозрачном фоне. Транспарант представляет собой световую копию распределения кодированного источника. На рис. 6.13 изображена схема оптико-электронного процессора, использованного в [148] для записи кодированного изображения я его обработки в телевизионном режиме. Комбинация из рентгеновского ЭОПа и пространственно-временного модулятора света с электронной адресацией типа Титус позволяет в реальном Бремени получать кодированное изображение объекта 2 и вводить его в когерентно-опгический процессор для обработки. Элемент И представлял собой описанную выше фурье-голограмму. Перемещая ее вдоль оптической оси, можно последовательно выделять изображения различных продольных сечений объекта. Так как обработка кодированного изображения не требует когерентного излучения, то для уменьшения оптического шума применяется вращающийся диффузор 7. В этой работе в качестве кодированного источника использовалась совокупность десяти точечных излучателей, расположенных в соответствии с неизбыточным точечным распределением. [c.192]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...