МЕТОДЫ КОМПЬЮТЕРНОЙ ОПТИКИ

Глава 4. Методы компьютерной оптики [c.178]

ГЛАВА 4. МЕТОДЫ КОМПЬЮТЕРНОЙ ОПТИКИ [c.178]

Компьютерная оптика возникла на стыке физической оптики и информатики и стала формироваться как новое научное направление, объединяющее теорию, методы и технические средства обработки оптических сигналов с использованием ЭВМ, и отражающее тот факт, что современная оптика и оптические приборы становятся все в большей степени цифровыми. [c.178]

НО современным компьютерным методам. Книга может служить учебником для инженеров, научных сотрудников, студентов старших курсов, желающих понять основные принципы электронной и ионной оптики и применять их при конструировании и/или работе с приборами и оборудованием такого типа. [c.8]

Тема главы 3 — лазерные резонаторы. Основное внимание здесь также обращено на простое и наглядное теоретическое описание типов колебаний (мод) в конфокальном резонаторе и в резонаторе Фабри—Перо. Приведены результаты компьютерных расчетов распределений поля для этих резонаторов. Указанные расчеты базируются на алгоритмах, построенных еще в начале 60-х годов в настоящее время разработаны методы решения дифракционного интегрального уравнения для лазерного резонатора, не использующие стандартной итерационной схемы типа Фокса и Ли. Такие методы более экономичны, позволяют получать в одном расчетном цикле большой набор резонансных мод и соответствующих им потерь, оперировать с любыми числами Френеля вплоть до границ применимости геометрической оптики [18]. [c.6]

Формула (4.35) играет фундаментальную роль в задачах распространения световых волн через атмосферу, выделенных в самостоятельную науку — атмосферную оптику. На рис. 4.17 а) приведены результаты компьютерного моделирования мгновенного изображения здания Московского университета, рассматриваемого через турбулентную атмосферу в подзорную трубу с расстояния в 20 километров. С течением времени это изображение, разумеется, будет хаотически меняться. Однако при известном распределении флуктуаций показателя преломления с помощью компьютерных методов обработки изображений можно устранить турбулентные искажения (рис. 4.17 б). [c.76]

Волоконная оптика в данной книге рассматривается как метод передачи информации из одной точки пространства в другую. При этом переносящей информацию средой является оптическое волокно (тонкая стеклянная или пластиковая нить). Оптическое волокно играет ту же роль, что и медный провод, используемый для передачи телефонных разговоров или компьютерных данных. Но в отличие от медного провода по волокну переносится свет, а не электрический сигнал. В связи с этим появляется множество преимуществ, что позволяет использовать оптическое волокно как несущую среду в различных областях техники — от телефонии до компьютеров и систем автоматизации. [c.2]

Данный раздел посвящен детальному рассмотрению концепции мод когерентного излучения, а также модовых свойств, существенных при компьютерном синтезе ДОЭ, согласованных с комплексными амплитудами модовых функций. Будет показано, что использование свойств мод лазерного излучения и методов компьютерной оптики позволяет решать как важнейшие фундаментальные физические задачи, так и прикладные, например задачи повышения пропускной способности линий оптической связи. [c.394]

В работах [50-52] рассматриваются ДОЭ для генерации многомодовых пучков Гаусса-Лагерра (ГЛ), рассчитанные с помощью методов компьютерной оптики. Особый интерес представляют фазовые ДОЭ, имеющие повышенную энергетическую эффективность и многокана авный характер работы, позволяющий сформировать несколько модовых пучков. [c.495]

Оценим совместное воздействие дискретизации и квантования компенсатора с дифракционным фазовым микрорельефом на качество волнового фронта, пользуясь вышеопределенным, дополнительно усредненным по ансамблю шумов квантования, критерием уклонения ё. Компенсатор, синтезированный методами компьютерной оптики, имеет дискретную структуру, содержаи]ую не более х N2 ячеек разрешения (з к) Е размером 5их5у каждая. Здесь J — множество номеров (у, к) ячеек разрешения, попадаюп1 -1х в область С. В каждой ячейке Gjk фазовая функция ф принимает постоянное значение ф к получаемое путем квантования по М уровням отсчета p jh) функции ср в центре j . = ячейки О к- Причем значения выбираются из конечного множества [c.550]

Контроль качества внеосевых сегментов параболических и других зеркал требует создания соответствуЮЕсрсх эталонных волновых фронтов. Методы компьютерной оптики являются, по-видимому, единственным способом изготовления компенсаторов, формирующих необходимый сегмент без ненужной оста иьной части поверхно- [c.560]

Проведение натурных экспериментов в компьютерной оптике. Для ввода оптических изображений в цифровую память можно использовать разнообразные преобразователи оптического сигнала в электрический телевизионные трубки на основе видиконов, фотодиодные матрицы, ПЗС-матрицы. Электрический сигнал затем должен быть преобразован в цифровой код. Основная трудность состоит в разработке цифровых методов анализа оптических сигналов. Здесь опять, как и в за цаче синтеза ДОЭ, мы сталкиваемся с необходимостью обрабатывать на ЭВМ двумерные массивы чисел и решать некорректные обратные задачи. Решение осложняется тем, что зарегистрированный и записанный в память ЭВМ двумерный сигнал содержит, помимо полезной информации, различного рода погрешности возм тцения и искажения. Причин для появления мешающих факторов много это неравномерность освещения регистрируемого изображения, вибрации, колебания напряжения в регистрирующей аппаратуре, квантование непрерывного сигнала и т.п. [c.45]

Из материала этой главы след ет, что методы и технологии компьютерной оптики позволяют создавать ДОЭ с широкими функциональными возможностями и высокой дифракщюнной эффективностью. Однако ДОЭ уступают традиционным оптическим элементам по максимальным размерам апертуры и величине оптической силы. Максимальные размеры апертуры ограничены тремя факторами физическим, математическим и технологическим. [c.46]

Необходимо отметить, что в компьютерной оптике перспективным методом исследования является вычислительный эксперимент, в котором ключевую роль играет компьютер. Процесс создания элементов компьютерной оптики носит сложный итерационный характер и на компьютер возлагается также функция обеспечения диалога с проектировтциком, технологом и исследователем. [c.180]

Быстрый прогресс в области электронной и ионной оптики, связанный прежде всего с развитием плодотворных компьютерных методов расчета, расширением технических возможностей, а также потребности в подготовке квалифицированных специалистов диктуют необходимость издания новых учебных пособий. Книга М. Силадьи является хорошим примером современного введения в предмет. Она начинается с уравнений Максвелла, вариационных принципов классической механики, вывода уравнений движения заряженных частиц, далее подробно рассматриваются различные вопросы функционирования фокусирующих, отклоняющих, формирующих электронных и ионных оптических устройств. Особое внимание уделено методам расчета электрических и магнитных полей, теории аберраций, компьютерным методам расчета и оптимизации параметров линз. Следует отметить, что вопросы применения анализируемых устройств автором не рассматриваются. Это вполне оправданно, так как при необходимости можно обратиться к имеющейся специальной литературе. Книга содержит богатую библиографию, насчитывающую более 400 наименований. В целом ее отличает удачное сочетание подробного изложения физических основ предмета, практических методов и новейших результатов. [c.6]

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]

Рассмотрим несколько реализаций оптико-щ-1фрового метода распознавания отпечатков пальцев по их полю направлений, с помощью компьютерного моделирования, для определения наиболее эффективной из них, и реализации на эксперимен- [c.648]

Систематически изложены вопросы формирования и распространения световых когерентных пучков в разнообразных оптических системах и передающих средах. Рассмотрены современные способы записи и обработки оптической информации. Дается представление о возможностях компьютерных методов. Изложены основные принципы и тенденции обновления элементной базы устройств когерентной оптики на основе использования голограмм, киноформов, дифракционных и адаптивных оптических элементов. [c.2]

На протяжении последнего десятилетия развитие оптических вычислений было ограничено преимущественно системами, основывающимися на аналоговой обработке [1]. Достижения цифровой оптической обработки оказались сравнительно слабыми, отчасти из-за того, что оптика слишком хорошо подходила для параллельных аналоговых операций, и отчасти из-за принципиальных трудностей, связанных с рассеянием мощности в оптических переключающих элементах. Часть ограничений, связанных с рассеянием тепла для оптических переключающих устройств, была исследована в [2]. В более поздней работе [3] автор детально исследовал этот вопрос и количественно описал те или иные достоинства широкого круга электронных и оптических переключающих элементов. Автор 3] пришел к выводу, что, за исключением очень больших скоростей переключения, оптическая логика не дает особенных преимуществ по сравнению с электронными логическими схемами. Его результаты демонстрируются на рис. 9.1, где представлены параметры, ха-рактеризуюгцие энергию, мощность и полосу частот разнообразных электронных и оптических переключающих элементов. Когда рассматривается вопрос об относительных размерах устройства, в большинстве случаев сравнение характеристик приводит к выводу, что, за исключением наиболее специфичных областей применения, возможности оптических логических устройств невелики. Одной из таких областей являются системы оптической связи. Если носителем информации является сам световой пучок, тогда применение оптических модуляций и переключения является естественным и удобным. В отличие от переключающих устройств устройства оптической связи уже сейчас используются в существующих компьютерных системах для реализации сложных схем соединений на уровнях плата — плата и чип —чип. Согласно принятому подходу, в данной главе рассматриваются попытки выполнить чисто комбинаторные логические операции на внутричиповом уровне с помощью электроники или реализовать переключающие элементы оптоэлектронными методами, а межэлементные соединения — опти- [c.237]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...