.../МОНОГРАФИИ/МЕТОДЫ КОМПЬЮТЕРНОЙ ОПТИКИ
Аннотации по главам::
В Первой главе “Введение в компьютерную оптику” в ознакомительной форме дан обзор всей совокупности методов компьютерной оптики; эта вводная часть написана простым языком, с привлечением множества конкретных примеров и с ограниченным объемом математических средств, рассчитанных на знание читателем только общих разделов математического анализа и дифференциальных уравнений;
Во Второй главе “Итеративные методы расчета ДОЭ” систематически изложены основные итеративные методы, применяемые в современной практике для расчета фазы дифракционных оптических элементов; методы разделены на параметрические итеративные и градиентные (метод наискорейшего спуска); показано, что эти методы вытекают из условий минимизации некоторых целевых функционалов, но являются квазиоптимальными, так как не обеспечивают достижения глобального минимума функционала в общем случае, а только локального; показано, что наилучшего результата можно добиться, если в качестве начального приближения итеративного алгоритма выбрать решение задачи, полученное в приближении геометрической оптики; приведены многочисленные примеры расчета конкретных ДОЭ: киноформов, фокусирующих лазерный свет в кольцо, квадрат, отрезок, на поверхность тел вращения, формирующих продольные отрезки, множество дифракционных порядков, много продольных фокусов.
В Третьей главе книги “Расчет ДОЭ в электромагнитном приближении” на основе уравнений Максвелла рассмотрены решения прямых и обратных задач дифракционной микрооптики; в частности рассмотрены строгие аналитические, асимптотические и разностные методы расчета ДОЭ.
В Четвертой главе книги “Технология изготовления ДОЭ” рассмотрены известные в нашей стране и за рубежом технологические маршруты для изготовления ДОЭ на основе электронной и оптической микролитографии, включающие операции создания фотошаблонов, их совмещение и уменьшение, операции получения микрорельефа и его визуализацию.
В Пятой главе книги “Фокусаторы” рассмотрен класс новых элементов компьютерной оптики - фокусаторов; ДОЭ такого типа рассчитываются на основе приближения геометрической оптики и предназначены для фокусировки лазерного излучения в заданные малые области пространства или в кривые линии; рассмотрены также многопорядковые фокусаторы, фокусирующие свет в набор пространственно разделенных областей.
Шестая глава под названием “Селекция мод лазерного излучения” посвящена расчету, изготовлению и исследованию другого класса элементов компьютерной оптики - моданов; ДОЭ такого типа предназначены для эффективного ввода лазерного излучения в оптические волокна и формируют для этого световые модовые пучки - моды Гаусса-Эрмита и Гаусса-Лагерра; обсуждаются применения моданов в линиях волоконно-оптической связи.
В Седьмой главе книги “Световые пучки с периодическими свойствами” рассмотрены методы расчета фазовых ДОЭ, способных с высокой энергетической эффективностью формировать многомодовые пучки Бесселя и Гаусса-Лагерра, вращающиеся или периодически повторяющиеся при распространении в свободном пространстве; рассмотрены также бинарные ДОЭ, описывающиеся знаковыми функциями от многочленов Эрмита и предназначенные для формирования мод Гаусса-Эрмита; приведены результаты экспериментов, демонстрирующие работоспособность рассчитанных ДОЭ.
В Восьмой главе книги “Коррекция волновых фронтов” рассмотрены методы расчета другого важного типа ДОЭ – компенсаторов , предназначенных для формирования на заданном расстоянии требуемых фазовых распределений или заданных волновых фронтов; такие ДОЭ применяются в качестве корректоров в интерферометрах для анализа асферических зеркал.
Девятая глава “Светотехнические устройства” посвящена расчету и разработке прикладных устройств для некогерентного освещения с элементами компьютерной оптики; к таким устройствам относятся компланарные осветители, фары и светорассеиватели для задних огней автомобиля.
В Десятой главе книги “Оптическая обработка информации” рассмотрены методы расчета фазовых многоканальных пространственных фильтров для разложения когерентных полей по ортогональным базисам, в частности, с угловыми гармониками; рассмотрены ДОЭ, согласованные с базисами Карунена-Лоэва,Адамара, Гаусса-Эрмита, Гаусса-Лагерра, Бесселя и Цернике; каждый из таких ДОЭ может применяться для быстрого формирования признаков в задачах оптического распознавания изображений определенного класса: например , полиномы Цернике удобно использовать для анализа аберраций волновых фронтов; для задач идентификации дактилограмм и расшифровки интерферограмм оптическими методами рассмотрены фазовые секторные дифракционные пространственные фильтры для построения поля направлений и поля частот; рассмотрены также ДОЭ для оптического выполнения преобразования Хоу-Радона.