Короленкo П.В. Оптика когерентного излучения (1095919), страница 19
Текст из файла (страница 19)
Это прежде всегоотносится к радиофизике и акустике. Есть сообщения о регистрации ВД в ионосферныхрадиосигналах, а также в акустических сигналах, распространяющихся в океаническихволноводах. Исследование ВД стимулировало развитие ряда новых научных направлений. Срединих в качестве наиболее яркого примера можно выделить развитие дислокационной томографииокеана. Она позволяет определять гидродинамические возмущения различных типов путемрегистрации вихрей в акустической волне, распространяющейся в океане. Не исключено, чтометодами дислокационной томографии удастся обнаруживать зарождение даже мезо-масштабныхнеоднородностей типа синоптических турбулентных образований. Таким образом, концепцияфазовых сингулярностей и связанных с ними вихревых структурных элементов оказалась весьмаплодотворной при анализе сложных волновых процессов самой разной физической природы.ЛИТЕРАТУРА К ГЛАВЕ 21.
Когельник Г., Ли Т. Световые пучки, резонаторы и типы колебаний. //Справочник по лазерампод ред. А.М.Прохорова. М.: Сов. радио, 1978, с.11-24.2. Маркузе Д. Оптические волноводы. - М.: Мир, 1974, 576 с.3. Карлов Н.В. Лекции по квантовой электроники. - М.: Наука, 1983, 302 с.4. Солимено С., Крозиньяни Б, Ди Порто П. Дифракция и волноводное распространениеоптического излучения.
- М.: Мир, 1989, 662с.5. Короленко П.В., Маркова С.Н., Хапаев А.М.//Известия высших учебных заведений.Радиофизика. 1978, т.21, №11, с. 1644-16476. Пахомов И.И., Цибуля А.Б., Расчет оптических систем лазерных приборов. - М.: Радио и связь,1986, 152 с.7. Короленко П.В. Оптика когерентного излучения. - М.: Изд-во Московского университета, 1989,96 с.8. Быков В.П., Вайнштейн. Геометрическая оптика открытых резонаторов. //ЖЭТФ, 1964, т.47,вып. 8, с. 508-517.9. Бабич В.М., Булдырев В.С. Асимтотические методы в задачах дифракции коротких волн.
- М.:Наука, 1972.1O. Быков В.П. Специальные оптические резонаторы. //Справочник по лазерам под ред.А.М.Прохорова. М.: Сов. радио, 1978, с.24-46.11. Лиханский В.В., Напартович А.П. Излучение оптически связанных лазеров. УФН, 1990, т. 160,вып.3, с. 101-143.12. Козанне А., Флере Ж., Мэтр Г., Руссо М. Оптика и связь. - М.: Мир, 1984, 504 с.13. Хаус Х. Волны в оптоэлектронике. - М.: Мир, 1988.14. Marcatili E.A., Shmeltzer R. Hollow metallic and dielectric waiveguides for long distance opticaltransmission and their losses // Bell Syst.Tech.J., 1963, v.43, №7, p.1783-1809.15. Исимару А.
Распространение и рассеяние волн в случайно-неоднородных средах, т.2.-М.: Мир,1981, 318 с.16. Сб. "Распространение лазерного пучка в атмосфере" под ред. Д.Стробена.-М.: Мир, 1981, 416с.17. Рытов С.М., Кравцо Ю.А., Татарский В.И. Введение в статистическую радиофизику, ч.2. - М.:Наука, 1978, 464 с.18. Чернов Л.А. Волны в случайно-неоднородных средах. - М.: Наука, 1975, 172 с.19. Семенов А.А., Арсеньян Т.И.
Флуктуации электромагнитных волн на приземных трассах.- М.:Наука, 1978, 272 с.20. Вест Ч. Голографическая интерферометрия. - М.: Мир, 1982, 504 с.21. Зельдович Б.Я., Пилипецкий Н.Ф., Шкунов В.В. Обращение волнового фронта. - М.: Наука,1985, 228 с.22. Франсон М. Оптика спеклов. - М.: Мир, 1980, 174 с.23. Заславский Г.М., Сагдеев Р.З. Введение в нелинейную физику. - М.: Наука, 1988, 368 с.24.
Адуллаев С.С., Заславский Г.М. Стохастическая неустойчивость лучей и спекл-структура поляв неоднородных средах. //ЖЭТФ, 1984, т.87, в.3 (9), с.763-775.25. Зосимов В.В., Лямшев Л.М. Фракталы в волновых процессах.//УФН, 1995, т.165, №4, с.361401.26.
Короленко П.В. Оптические вихри. // Соросовский образовательный журнал, 1998, т. - , № - , с.-.27. Короленко П.В., Федотов Н.Н., Шарков В.Ф. Основные свойства и перспективы использованиялазеров на М-модах. // Квантовая электроника, 1995, т.22, №6, с.562-566.ГЛАВА 3. ЗАПИСЬ И ОБРАБОТКА ОПТИЧЕСКОЙИНФОРМАЦИИВ настоящее время существует большое количество способов записи и обработкиполучаемой в когерентном свете оптической информации о структуре того или иногофизического объекта. Cамый распространенный из них состоит в получении спомощью оптической системы изображения интересующего объекта, его регистрации сиспользованием возможностей фото- и видеотехники и в последующей апостериорнойобработке изображения. Другой способ, также получивший широкое распространение,основан на получении голограммы объекта.
Этот способ, в отличие от первого,позволяет регистрировать информацию не только о распределении интенсивностисвета, отраженного или излучаемого объектом, но и о распределении фазы световыхколебаний. Последнее обстоятельство создает дополнительные возможности покорректировке характеристик изображения. Однако свойства когерентных оптическихсистем , даже состоящих из традиционных оптических элементов (линзы, зеркала,киноформы, диафрагмы, маски и т.д.), не сводятся только к способности формироватьоптические изображения.
В ряде случаев их можно рассматривать как некиеоптические процессоры, осуществляющие определенные математическиепреобразования, например, фурье-преобразования, по отношению к двумернойфункции, определяющей распределение комплексной амплитуды на входе системы.Несмотря на кажущееся различие указанных вариантов использования оптическихсистем, их теоретическое описание имеет много общего.В связи с этим изложение материала данной главы начнем с построения общей теорииоптических систем.3.1. Общая характеристика оптических систем [1-3]В самом общем виде функциональная схема записи и обработки оптическойинформации приведена на рис.
3.1.1. Плоская монохроматическая волна 1 освещаетобъект 2, который размещают во входной (предметной) плоскости системы 3.Излучение, прошедшее объект или отраженное от него, попадает во входное отверстие(входной зрачок) 7 оптической системы 4. Пройдя элементы оптической системы,излучение выходит из выходного отверстия (выходного зрачка) 8 и формирует ввыходной плоскости (плоскости изображений) 5 изображение объекта.
Вблизиплоскости изображений располагается светочувствительный элемент 6регистрирующей системы (фотопластина, матрица фотоприемников и т.д.)В тех случаях, когда оптическая система играет роль оптического процессора, увходной плоскости системы вместо объекта 2 располагается преобразователь входныхсигналов. Он, пространственно модулируя падающую на него световую волну,преобразует информацию, поступающую от некоторого источника во входнойоптический сигнал.
В одном случае преобразователь может представлять собой слайд,на котором информация записана в виде изменяющего коэффициента пропускания. Вдругом случае в качестве преобразователя может использоваться слой жидкости,рельеф поверхности которой изменяется под действием ультразвуковых волн илиэлектронного пучка.Рис. 3.1.1.
Схема оптической обработки информации. 1-плоская монохроматическая волна; 2объект; 3-входная (предметная) плоскость; 4-оптическая система; 5-выходная плоскость(плоскость изображения); 6-светочувствительный элемент; 7-входное отверстие (входной зрачок);8-выходное отверстие (выходной зрачок).Свяжем с входной плоскостью оптической системы прямоугольную системукоординат (x,y), а с выходной - систему координат (x ,y ).
Если в системе отсутствуютнелинейные оптические элементы, между входным сигналомсигналоми выходным(см. рис. 3.1.1) может быть записана в виде, (3.1.1)где - некий линейный оператор. Линейность преобразования означает, что выходнойсигнал от суммы входных сигналов равен сумме выходных сигналов от каждоговходного сигнала в отдельности.Используя свойство -функции Дирака, можно представить функциюв виде(3.1.2)Подставляя (3.1.2) в (3.1.1) и учитывая линейность оператора , можно записать(3.1.3)Таким образом, выходной сигналможет быть представлен в виде суммы(интеграла) элементарных откликовс весовыми коэффициентами. Поскольку - функциямоделирует узкий и высокий "импульс" вточке(точечный источник света), функцию(3.1.4)называют импульсным откликом системы.
Учитывая последнее обозначение,выражению (3.1.3) придаем вид. (3.1.5)Импульсный откликназывают также переходной функцией даннойоптической системы, а выражение (3.1.5) получило название "интеграл суперпозиции".Качество оптических систем во многом определяется тем, в какой степени им присущесвойство изопланарности. Под изопланарностью понимают инвариантность кпространственным смещениям, обеспечивающую выполнение соотношения(3.1.6)Форма выходного сигнала в изопланарной системе, тем самым, не зависит отпространственных смещений входного сигнала.
Хотя реальные оптические системыредко бывают изопланарными по всей плоскости входного сигнала (изопланарностьимеет место лишь на отдельных участках), все рассматриваемые системы мы вдальнейшем будем считать изопланарными. Это допущение позволяет нам представитьпереходную функцию системыв более простом виде, считая ее зависящей отразности значений соответствующих координат(3.1.7)Интеграл суперпозиции (3.1.5) при этом принимает вид интеграла свертки(3.1.8)Применим к левой и правой части соотношения (3.1.8) преобразование Фурье(3.1.9)Из теоремы свертки следует, что(3.1.10)поэтому выражение (3.1.9) может быть представлено в виде(3.1.11)Введем следующие обозначения:(3.1.12)Функциюпринято называть передаточной функцией системы.Перепишем выражение (3.1.11) с учетом обозначений (3.1.12)(3.1.13)Из последнего соотношения видно, что спектр пространственных частот выходногосигнала равен произведению спектра частот входного сигнала и передаточнойфункции.
Выражение (3.1.13), как мы убедимся ниже, играет фундаментальную роль втеории систем записи и обработки оптической информации. Теоретический анализ мыначнем с простейшей оптической системы, состоящей всего лишь из одной линзы.3.2. Однолинзовая система [1-4]3.2.1. Линзы как элементы, выполняющие преобразование ФурьеПусть оптическая система состоит из одного элемента - тонкой идеальной (безаберраций) линзы. Покажем, что такая простейшая система может выполнять функциюоптического процессора, выполняющего преобразование Фурье. Будем считать, чтолинза с фокальным расстоянием F и апертурой D располагается в плоскостимежду входной (х,у) и выходной (х',у') плоскостями соответственно нарасстоянии d0 и d1 (см. рис. 3.2.1).Как уже ранее отмечалось, линза является элементом, осуществляющим квадратичнуюфазовую модуляцию.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
