Градиентная оптика

За последние почти тридцать лет, прошедшие со времени изобретения лазера и повсеместного применения лазерного излучения, наши представления о распространении света, особенно в пространственно неоднородных средах, существенно расширились. Достаточно упомянуть такие крупные разделы современной оптики, как голография, лазерная оптика, волоконная или градиентная оптика, интегральная оптика, компьютерная оптика, чтобы представить себе, как далеко продвинулись оптическая наука и техника в своих возможностях управлять распространением светового пучка. [c.5]

Издания данной серии охватывают разные проблемы быстро развившейся области оптической техники. Разработки, приведшие к бурному развитию этого направления, включают вопросы, посвященные лазерам и их многочисленным техническим и промышленным применениям, новым оптическим материалам, градиентной оптике, электро- и акустооптике, волоконной оптике и связи, оптическим вычислениям и распознаванию образов, считыванию, записи и хранению оптической информации, биомедицинской измерительной технике, промышленным роботам, интегральной оптике, системам инфракрасного и ультрафиолетового диапазонов и т. д. Поскольку оптическая промышленность в настоящее время является одной из основных развивающихся отраслей, то этот список, несомненно, станет еще более обширным. [c.7]

Перспективной элементной базой для оптических систем является градиентная оптика [6]. В градиентных элементах (гринах) используются проз- [c.90]

В пятой главе излагается специальный математический аппарат, удобный для ковариантной формулировки уравнений поля в пятимерном пространстве Римана. Этот аппарат эквивалентен обычному тензорному анализу, но удобен в том отношении, что позволяет сразу записать уравнения волновой пятимерной оптики в градиентно-инвариантном виде. [c.10]

Мы видим, что в 5-оптике группа градиентных преобразований не стоит особняком, а объединяется с группой общих преобразований четырех координат в группу общих преобразований всех пяти координат. [c.25]

Вопрос о величине оптической мощности, которая может быть эффективно введена в волокно от протяженного источника, рассматривается в гл. 4. Определяемое формулой (2.1.20) произведение полосы пропускания на расстояние на практике оказывается существенно ниже реального. Из-за рассеяния в волокне большинство наклонных лучей испытывают большое затухание и при прохождении большого расстояния имеет место усреднение наклона траекторий, более близких к оси лучей. Происходящие при этом эффекты будут предметом рассмотрения в 6.6, а здесь отметим, что они приводят к уменьшению дисперсии и в результате в волокнах большой длины она увеличивается пропорционально корню квадратному из длины. Тем не менее дисперсия накладывает строгие ограничения на использование ступенчатых волокон, допуская их применение лишь в сравнительно коротких линиях связи со сравнительно неширокой полосой пропускания. Пример, приведенный в конце гл. 1, подтверждает это. Существует два типа волокон, в которых преодолен этот недостаток (рис. 2.5). Первое из них, так называемое градиентное волокно (рис. 2.5,г), было очень распространено на ранней стадии развития волоконной оптики, и оно будет рассмотрено чуть позже. Изображенное на рис. 2.5, д одномодовое волокно, вероятно, станет основным типом в будущем. Оно будет описано в 2.3 и гл. 5, где также отмечены и возможные преимущества волокна с У-профилем, изображенного на рис. 2.5, е. [c.39]

Создание и совершенствование оптических электронных приборов и систем развиваются по пути использования автоматизации на основе средств микроэлектроники и вычислительных машин широкого использования лазерной техники применения перспективной элементной базы (приемников излучения, новых оптических материалов, несферических, дифракционных, градиентных, волоконно-оптических и оптико-акустических элементов, модуляторов на твердых и жидких кристаллах, пленочных поляризаторов и др.) широкого внедрения автоматизированного проектирования и агрегатно-модульной структуры приборов автоматизации сборки и юстировки приборов совершенствования самонастраивающихся систем (адаптивной оптики) разработки и использования прогрессивных технологических процессов. [c.7]

ОПТИКА НЕОДНОРОДНЫХ СРЕД — раздел физ. оптики, в к-ром изучаются явления, сопровождающие распространение оптического излучения в оптически неоднородных средах, показатель преломления п к-рых не постоянен, а зависит от координат. Характер явлений и методы их исследования существенно зависят от характера изменения п и масштабд неоднородностей по сравнению с длиной волны света К. Оптич, неоднородностями являются поверхности или объёмы внутри среды, на (в) к-рых изменяется и. Независимо от физ. природы неоднородности она всегда отклоняет свет от его пер-вонач. направления. На поверхностях, разделяющих среды с различными н, происходят отражение света и преломление света. В среде с непрерывно изменяющимся п, когда относит, изменение п на расстояниях, сравнимых с очень мало (т. н. градиентная среда), световой луч, задаваемый величиной grad5 =п(1г1(13 в каждой точке волновой поверхности 8 х, у, г), меняет направление в зависимости от неоднородностей пространства, что приводит к его искривлению (рефракции). [c.424]

В 80—90-х гг. О. с. широко применяются для устройств передачи информации (см. Оптическая связь. Волоконная оптика, Интегральная оптика). Элементы таких систем — волоконные световоды, планарные и канальные волноводы, градиентные фокусирующие элементы (селфок, градан) — изготовляются из спец, сортов О. с., В Т. ч. особо прозрачных (см. Оптика неоднородные сред). При этом оптич. элементы формируют не механич. обработкой, а вытягиванием из размягчённого состояния и разл. видами физ.-хим. воздействий твердотельной диффузией, ионным обменом в растворах и расплавах, осаждением из газообразной фазы, градиентной термообработкой и т. д. Отечеств, промышленность производит ОК. 300 марок О. с., что отвечает номенклатуре передовых стран мира. [c.460]

В результате традиционная элементная база оптики — сферические преломляюш,ие и отражающие поверхности — уже не может удовлетворить возросшим и, самое главное, значительно более разнообразным требованиям. Не случайно в последнее время идет усиленный тюиск как в области теории, так и в области технологии изготовления новых, нетрадиционных оптических элементов. Можно выделить три направления этого поиска асферические преломляющие поверхности, линзы с переменным показателем преломления (градиентные линзы) и дифракционные оптические элементы. Ни одно из этих направлений еще не вошло в повседневную практику (асферические поверхности используют, по-видимому, в наибольшей степени) и ни одно из них не способно самостоятельно решить все проблемы, стоящие перед оптическим приборостроением. Требуется совместное развитие и совершенствование всех трех типов нетрадиционных оптических элементов. [c.5]

SSFM-метод применялся для решения многих разнообразных задач оптики, таких, как распространение волн в атмосфере [42, 43], в световодах с градиентным профилем показателя преломления [44, 45], в полупроводниковых лазерах [46-48], в неустойчивых резонаторах [49, 50] и в волноводных ответвителях [51, 52]. Этот метод часто называют методом распространения пучка [44-52], если его применяют для описания стационарного распространения, когда дисперсия заменяется дифракцией. В частном случае опирания распространения импульсов в волоконных световодах он впервые применялся в 1973 г. [28]. В настоящее время SSFM-метод широко распространен [53-64] ввиду его большей скорости по сравнению с разностными методами [39]. Он относительно прост в применении, но требует осторожности в выборе размеров шагов по z и Г, чтобы сохранить нужную точность. В частности, нужно проверять точность, вычисляя сохраняюшиеся величины, такие, как энергия импульса (в отсутствие поглощения), вдоль длины волокна. Оптимальный выбор размера шага зависит от степени сложности задачи. Существует несколько рекомендаций в выборе шага иногда необходимо повторять вычисления, уменьшив шаг, чтобы быть уверенным в точности численного моделирования. [c.52]

Излагаются основы компьютерного синтеза дифракционных оптических элементов (ДОЭ) с широкими функциональными возможностями. Обсуждаются методы получения зонированных пластинок со сложным профилем зон. Значительное внимание уделено математическим моделям и методам расчета ДОЭ геометро-оптическому расчёту, итеративным и градиентным алгоритмам, строгому электромагнитному подходу к расчёту ДОЭ. Рассмотрены различные типы ДОЭ фокусаторы, моданы, формирователи лазерных пучков с инвариантными свойствами, многопорядковые дифракционные решетки, аксиконы и многофокусные линзы. Все эти ДОЭ находят применение в задачах фокусировки ла зерного излучения, в лазерных системах с волоконной и интегральной оптикой, а также в задачах оптической обработки информации. Освещены проблемы дискретизации и квантования в дифракционной оптике и особенности применения различных технологий создания фазового микрорельефа. [c.2]

В заключение рассмотрим вопрос о выборе начального приближения для градиентной процедуры (2.319). Для расчета квантованных ДОЭ с числом уровней квантования М > 2 в качестве начального приближения можно использовать непрерывную функцию (ро (и) СЕ [0,2 г)5 рассчитанную из условия формирования требуемого распределения интенсивности / >(х),х В. Расчет непрерывной (неквантованной) функции (pQ (и) не представляет сложности. Для расчета могут быть использованы быстрые итеращюнные алгоритмы, рассмотренные в пунктах 2.2—2.8, Расчет (и) может быть также проведен аналитически в приближении геометрической оптики [c.129]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...