Дифракційна діагностика фазових сингулярностей в оптичних полях
Вивчення фазових сингулярностей когерентних квазімонохроматичних оптичних хвиль. Визначення параметрів неоднорідно поляризованих комбінованих вихрових пучків. Дифракційна діагностика фазоспряжених відгуків нелінійно зареєстрованої кореляційної голограми.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | автореферат |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 25.08.2014 |
| Размер файла | 64,7 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://allbest.ru
ЧЕРНІВЕЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
ІМЕНІ ЮРІЯ ФЕДЬКОВИЧА
УДК 535.2
Автореферат
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата фізико-математичних наук
ДИФРАКЦІЙНА ДІАГНОСТИКА ФАЗОВИХ СИНГУЛЯРНОСТЕЙ В ОПТИЧНИХ ПОЛЯХ
01.04.05 - оптика, лазерна фізика
Фельде Христина Вікторівна
Чернівці - 2006
Дисертацією є рукопис
Робота виконана в Чернівецькому національному університеті імені Юрія Федьковича, Міністерство освіти і науки України
Науковий керівник: доктор фіз.-мат. наук, професор Полянський Петро В'ячеславович,Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича,професор кафедри кореляційної оптики
Офіційні опоненти: доктор фізико-математичних наук, професор Махній Віктор Петрович,Чернівецький національний університет імені Юрія Федьковича, професор кафедри оптоелектроніки
кандидат фізико-математичних наук, старший науковий співробітникШумелюк Олександр Миколайович, Інститут фізики НАН України, старший науковий співробітник
Провідна організація: Одеський національний університет імені І.І. Мечнікова, м. Одеса
Захист відбудеться „__23_”__червня________ 2006 р. о 1500 год. на засіданні спеціалізованої вченої ради Д.76.051.01 Чернівецького національного університету імені Юрія Федьковича (58012, м. Чернівці, вул. Коцюбинського, 2).
З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Чернівецького національного університету імені Юрія Федьковича, 58012 м. Чернівці, вул. Лесі Українки, 23.
Автореферат розісланий „__12_”___травня_________ 2006 р.
Вчений секретар
спеціалізованої вченої радиКурганецький М.В.
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Сингулярна оптика [1*] - відносно нова галузь фізичної оптики, у якій вивчаються світлові поля, що несуть так звані дислокації (фазові сингулярності) хвильового фронту.
На першому етапі розвитку даної галузі вивчались майже виключно фазові сингулярності звичайної комплексної амплітуди строго когерентної монохроматичної хвилі в околі точок, ліній або поверхонь, де амплітуда поля внаслідок деструктивної інтерференції його складових строго дорівнює нулю.
На цьому етапі сформувались такі розділи сингулярної оптики як методи утворення та перетворення (конверсії) сингулярних пучків; методи виявлення фазових сингулярностей в оптичних полях та визначення їх параметрів; застосування сингулярно-оптичних методів.
Згодом підходи сингулярної оптики поширюються на „векторні” (поляризаційно неоднорідні) поля, де виявляються так звані „сингулярності форми” еліпса поляризації [2*] - просторові структури, де еліптична поляризація вироджується у лінійну або циркулярну, та часові сингулярності - дисклінації.
Також і векторні сингулярності до останнього часу вивчались майже виключно у наближенні повної когерентності світлового поля.
Лише в останні роки, саме на порозі третього тисячоріччя, предметом сингулярної оптики стають частково когерентні поля, а починаючи з 2003 року кількість публікацій у даній галузі зростає лавиноподібно.
Відразу ж цей новий напрямок досліджень („кореляційна сингулярна оптика” [3*]) розгалузився у два - вивчення фазових сингулярностей у квазімонохроматичних але частково просторово когерентних полях та вивчення фазових сингулярностей у просторово когерентних поліхроматичних полях. При цьому постали цілком нові проблеми, які лише частково розв'язуються засобами класичної когерентної сингулярної оптики.
До таких проблем відносяться обмежена застосовність (іноді - неадекватність) традиційних інтерферометричних методів експериментального виявлення і діагностики фазових сингулярностей у частково когерентних полях із використанням спеціальної опорної хвилі; визначення найактуальнішої в аспекті практичних застосувань вихрових пучків їх характеристики - орбітального кутового моменту - у термінах теорії часткової когерентності та часткової поляризації; виявлення нових засобів керування параметрами сингулярних пучків, пов'язаних із їх неповною когерентністю, при дослідженні топологічних реакцій та розвитку перспективних застосувань методів, алгоритмів і засобів сингулярної оптики.
Актуальність теми даної дисертаційної роботи визначається її спрямованістю на обґрунтування, експериментальну реалізацію та визначення області застосовності методу виявлення і діагностики фазових сингулярностей у когерентних та частково когерентних сингулярних пучках без використання спеціальної опорної хвилі.
Зв'язок роботи з науковими програмами, темами. Дослідження, результати якого представлено у дисертації, виконувалось у відповідності з програмою наукової тематики кафедри кореляційної оптики Чернівецького національного університету „Дослідження нових можливостей розв'язання оберненої діагностичної задачі в оптиці шляхом використання уявлень фрактальної оптики і хаосу”, № держреєстрації ДР0197U014408 (2002-2004 рр.) та у рамках держбюджетної теми „Нелінійно-голографічна обробка оптичних сигналів”, № держреєстрації 0103U001108 (2003-2005 рр.).
В рамках зазначених тем дисертантом проведено комплексне дослідження з обґрунтування дифракційного методу тестування фазових сингулярностей в оптичних полях та визначення області застосовності даного методу.
Мета роботи: розвиток дифракційного (автокореляційного) принципу діагностики фазових сингулярностей в оптичних полях та визначення його застосовності для аналізу детермінованих і випадкових полів із різним ступенем когерентності, що містять такі сингулярності.
Задачі дослідження:
1. Обґрунтування, на основі моделі дифракційних явищ Юнга-Рубіновича (моделі крайової дифракційної хвилі), експериментального методу детектування та тестування фазових сингулярностей у детермінованих і випадкових строго когерентних світлових пучках.
2. Застосування дифракційного методу для діагностики фазових сингулярностей просторової функції когерентності частково когерентних вихрових пучків і сингулярностей поляризаційних параметрів неоднорідно поляризованих комбінованих вихрових пучків.
3. Реалізація нелінійно-голографічного самообертання сингулярних пучків і дифракційна діагностика фазоспряжених відгуків нелінійно зареєстрованої голограми.
Об'єктом дослідження є повністю та частково когерентні світлові поля із фазовими сингулярностями, а предметом дослідження - дифракційна діагностика функції просторової когерентності сингулярних пучків.
У роботі використано такі методи дослідження. Для формування сингулярних пучків використовувався метод синтезованих голограм [1*]. Комбіновані вихрові пучки утворювались із використанням інтерферометричних методів і схем. Метод дифракційного аналізу фазових сингулярностей, розвинутий у роботі, базується на моделі крайової дифракційної хвилі [4*]. Фазове спряження сингулярних пучків реалізувалось за методом статичних голограм, нелінійно зареєстрованих із комбінованими опорними хвилями [5*]. Теоретичний аналіз частково когерентних і неоднорідно поляризованих сингулярних пучків здійснювався на основі уявлень і положень теорії часткової когерентності та часткової поляризації параксіальних світлових полів.
Наукова новизна отриманих результатів визначається тим, що у роботі обґрунтовано і реалізовано дифракційний метод експериментального аналізу фазових сингулярностей просторової функції когерентності оптичних пучків й продемонстровано універсальну область застосовності даного методу.
1. Показано [1, 7], що діагностика фазових сингулярностей в оптичних полях може бути здійсненою без використання опорної хвилі - шляхом виконання інтерференційного експерименту Юнга у його початковому варіанті (з непрозорим стрічковим екраном, розташованим у досліджуваному пучку). Передбачено й експериментально підтверджено, що оптичні вихори (гвинтові дислокації) діагностуються за характерним вигином юнгівських інтерференційних смуг у тіні дифракційного екрану, а фазові сингулярності типу нелокалізованої темної інтерференційної смуги - за розривом і зсувом інтерференційних смуг в околі такої сингулярності. При діагностиці оптичних вихорів напрямок вигину інтерференційних смуг однозначно пов'язаний із знаком топологічного заряду вихору, а величина вигину - із модулем топологічного заряду.
2. Показано, що даний метод, на відміну від звичайних інтерферометричних методів із використанням окремої опорної хвилі, є автокореляційним й надає інформацію про фазові сингулярності просторової функції когерентності поля, а не про дислокації хвильового фронту поля комплексних амплітуд [2, 3].
3. На прикладі комбінованих частково просторово когерентних пучків із сепарабельною фазою здійснено повний експериментальний аналіз [3] обох типів топологічно стійких фазових сингулярностей просторових функцій когерентності таких пучків - як центрального вихору, так і кільцевої нелокалізованої сингулярності комплексного ступеня когерентності, - шляхом комплексної діагностики, що включає дифракційний („стрічковий”) і традиційний (із двома отворами у непрозорому екрані) варіанти інтерференційного експерименту Юнга. Вперше експериментально продемонстровано, що фазові сингулярності комплексного ступеня когерентності можуть реалізуватись за відсутності нулів амплітуди (і фазових сингулярностей) як у комбінованому пучку, так і у кожній з його компонент.
4. Обґрунтовано і здійснено поляризаційний аналог експерименту із виявлення фазових сингулярностей просторових функцій когерентності [4]: показано застосовність дифракційного методу для діагностики сингулярностей поляризаційних параметрів неоднорідно поляризованих комбінованих пучків - „сингулярностей форми” еліпсу поляризації, таких як замкнені контури (контури циркулярної поляризації) та контури із постійним азимутом лінійної поляризації, а також сингулярності ступеня поляризації.
5. Вперше здійснено самообертання вихрових пучків за статичною голограмою, нелінійно зареєстрованою зі стоячою опорною хвилею [5]. Шляхом дифракційного аналізу показано еквівалентність просторової структури фазових гелікоїдів початкового оптичного вихору та його фазоспряженої репліки, - на відміну від співвідношення закруток фазових гелікоїдів при звичайному дзеркальному відбиванні. Тим самим, отримане пряме експериментальне підтвердження фазоспряжуючих властивостей статичної голограми, нелінійно зареєстрованої зі стоячою опорною хвилею. Експериментально продемонстровано можливість самообертання високозарядних оптичних вихорів.
Практичне значення одержаних результатів.
1. Запропонований у дисертації дифракційний метод діагностики фазових сингулярностей в оптичних полях є, на сьогоднішній день, єдиним засобом експериментального аналізу сингулярностей кореляційних функцій у частково просторово когерентних вихрових пучках, де використання окремої опорної хвилі, когерентної одночасно з усіма (взаємно некогерентними) компонентами комбінованого пучка у загальному випадку неможливе.
2. Дифракційний метод діагностики фазових сингулярностей у ряді випадків може скласти конкуренцію традиційним методам із використанням опорної хвилі навіть при експериментальному аналізі строго когерентних детермінованих і випадкових вихрових пучків завдяки виключній простоті реалізації (без втрати однозначності результату) - через відсутність необхідності використання оптичних схем, що вимагають юстування з інтерферометричною точністю, а також відсутність необхідності в апріорній інформації про співвідношення параметрів (радіусів кривизни й напрямків падіння) тестованого сингулярного та опорного пучків.
3. Дифракційний метод аналізу сингулярних пучків може бути поширеним (й вже поширений [6*]) на випадок просторово когерентного поліхроматичного світла із фазовими вихорами у спектральних компонентах.
4. Впроваджений метод може бути ефективним у випадках, коли використання опорної хвилі унеможливлюється технічними причинами, зокрема, при аналізі фазових сингулярностей поблизу граничного поля світлорозсіюючого об'єкта (шорсткої поверхні) - в області, де такі сингулярності зароджуються, а неоднорідність просторової густини їх розташування (кластерізація) розглядається як важлива діагностична ознака шорсткої поверхні [7*].
Достовірність наукових результатів, викладених у роботі, визначається застосуванням у теоретичному розгляді - надійно апробованих підходів і методів теорії дифракції, теорії часткової когерентності та часткової поляризації світлових полів, а в експериментальній частині дослідження - надійно апробованих методів формування сингулярних оптичних пучків за комп'ютерно-синтезованими голограмами, методів інтерферометрії, дифрактометрії та поляриметрії, статико-голографічного методу самообертання хвильового фронту. Основні результати експерименту знаходяться у якісній та кількісній відповідності із результатами теоретичного розгляду і комп'ютерного моделювання.
Особистий внесок здобувача. Роботи [3, 7, 8] виконано дисертантом самостійно й опубліковано без співавторів. Усі експериментальні результати, викладені у роботах, опублікованих із співавторами, отримано дисертантом особисто. Окрім того, у роботах [1, 4, 6] автор брав участь у проведенні комп'ютерного моделювання, а у роботах [1, 5] - у постановці задач, обговоренні та інтерпретації результатів.
Апробація результатів дисертації. Результати досліджень, викладених у дисертації, доповідались та обговорювались на таких наукових конференціях: 5th, 6th, and 7th International Conferences on Correlation Optics (Chernivtsi, 2001, 2003, 2005), International Conference on Quantum Electronics (IQEC/LAT Conference, Moscow, Russia, 2002), 17th Congress of ICO - International Commission for Optics (Fiorenze, Italy, 2002), NATO Advanced Research Workshop “Singular Optics'2003” (Kiev, 2003), International Conference “Optical Holography and its Applications” (Kiev, 2004), 8th International Conference “Optoelectronic and Electronic Sensors” (COE 2004, Wroclaw, Poland, 2004), International Conference “ATOM'2004” (Bucharest, Romania, 2004).
Публікації. Результати дисертації опубліковано у п'яти статтях у фахових наукових журналах [1-5] та чотирьох конференційних статтях [6-9].
Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається із вступу, чотирьох розділів, висновків та списку використаних джерел. Повний обсяг дисертації - 156 сторінок; дисертація включає 33 рисунки; список використаних джерел включає 137 найменувань.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
У першому розділі викладено сутність дифракційного методу діагностики фазових сингулярностей в оптичних пучках, який базується на юнгівській моделі дифракції - моделі крайової дифракційної хвилі (КДХ) із залученням представлення Рубіновича дифракційного інтегралу Кірхгофа та принципу стаціонарної фази [4*, 8*] й виконанні інтерференційного експерименту Юнга у його початковій постановці (1802).
Суть методу полягає у наступному. Непрозора стрічка розміщується у сингулярному пучку, наприклад у Лагер-Гаусовій (ЛГ) моді , де індекси і визначають, відповідно, порядок полінома Лагера - кількість нулів у радіальному розподілі амплітуди - та азимутальний індекс (топологічний заряд) моди - кратний набіг фази при круговому обході оптичного вихору. У геометричній тіні стрічки спостерігаються інтерференційні смуги, утворені КДХ від країв стрічки.
Напрямок вигину інтерференційних смуг безпосередньо й однозначно характеризує знак топологічного заряду вихрового пучка (напрямок закрутки фазового гелікоїда), а величина вигину - його модуль [1]. У даному розділі дифракційний метод діагностики використовується для аналізу строго когерентних сингулярних пучків.
Непрозора стрічка шириною розташована перед модою симетрично вісі пучка (де амплітуда поля нульова). Якщо непрозора стрічка опромінюється безвихровим пучком (плоскою хвилею або модою ), то різниця фаз парціальних хвиль від крайових перевипромінювачів у центрі геометричної тіні (), , дорівнює нулю для кожного , незалежно від . При цьому спостерігаються прямі інтерференційні смуги, паралельні до країв стрічки, із максимумом у центрі геометричної тіні.
(b).
фазовий оптичний когерентний голограма
Більш складна структура інтерференційної картини реалізується при опроміненні стрічки вихровим пучком. Якщо фаза хвилі змінюється на на замкненому контурі навколо вісі пучка, крайові перевипромінювачі для зарядного вихору при (на “екваторі” пучка, , ) відрізняються по фазі на . Так, для , “екваторіальні” крайові перевипромінювачі є протифазними, і юнгівські інтерференційні смуги при для моди зміщені на півперіоду. Таким чином, у центрі геометричної тіні для отримується інтерференційний нуль, а не максимум. При цьому, інтерференційні смуги на “південному” та “північному” полюсах пучка (де ). (Це справедливо асимптотично, якщо .) Для однозарядного вихору інтерференційні смуги на полюсах зміщені на один період. В загальному випадку фаза інтерференційних смуг, утворених зарядною ЛГ-модою позаду стрічки, описується наступним законом:
.(1)
Стрічковий юнгівський експеримент застосовний також для виявлення фазових сингулярностей типу нелокалізованої темної інтерференційної смуги (НЛТІС). А саме, при перетині НЛТІС інтерференційні смуги за непрозорою стрічкою зазнають розриву і зсуву.
Експеримент виконувався із використанням методу синтезованих голограм для формування однозарядних „бубликових” ЛГ-мод. В якості непрозорого стрічкового екрану використовувалась металева голка. Отримано результат діагностики центрального вихору та кільцевої НЛТІС на кільці ( - ширина пучка по рівню від максимальної амплітуди на відстані від перетяжки каустики у моді ), що повністю підтверджує результати попереднього розгляду.
У наступній частині першого розділу продемонстровано застосовність дифракційного методу до діагностики фазових сингулярностей у повністю розвинених скалярних (однорідно поляризованих) спекл-полях. Відомо, що топологічно стійкими сингулярностями у таких полях є оптичні вихори, що підкоряються так званому знаковому принципу [1*]. Спекл-поле отримувалось у результаті розсіяння лазерного пучка на шорсткій поверхні матового скла із великими (у масштабі довжини хвилі зондуючого випромінювання) поверхневими неоднорідностями. В області геометричної тіні непрозорого стрічкового екрану спостерігались юнгівські інтерференційні смуги. Чергування напрямків вигину інтерференційних смуг безпосередньо свідчить, що суміжні вихори, у відповідності зі знаковим принципом, характеризуються топологічними зарядами протилежних знаків. Цей результат, отриманий для області френелівської дифракції, на нашу думку, може бути застосованим і при діагностиці оптичних вихорів у найближчій зоні за розсіюючим об'єктом, де використання опорної хвилі неможливе.
Дифракційний метод діагностики фазових сингулярностей був також застосований нами для здійснення модифікованого експерименту Ганчі, який вважається класичним для доведення чинності юнгівської моделі дифракції. Відмінність нашого експерименту від досліду Ганчі полягає у використанні дифракційної експериментальної методики.
При розташуванні непрозорої стрічки на границі геометричної тіні в результаті дифракції на краю напівплощини посередині тіні спостерігається саме НЛТІС, а не світла інтерференційна смуга, як при опроміненні тієї ж стрічки однорідною циліндричною хвилею. Це безпосередньо підтверджує протифазність компонент КДХ, симетричних відносно границі тіні [4*, 8*].
Нами розглянуто також й інші, похідні від основного дифракційного, методи діагностики фазових сингулярностей в оптичних полях: метод опорної інтерференційної картини та метод просторової фазової селекції. Перший метод полягає у некогерентному складанні викривлених інтерференційних смуг, що виникають за опромінюванню вихровим пучком непрозорою стрічкою, та звичайних (рівних) інтерференційних смуг, утворених внаслідок крайової дифракції безвихрового пучка на тому ж екрані.
В даному випадку порівнюються фази двох інтерференційних розподілів. Результатом використання другої (опорної) інтерференційної картини є зниження до нуля контрасту на певних ділянках сумарного розподілу інтенсивності. Другий метод полягає у попередньому амплітудному записі опорної картини й множенні (а не додаванні) двох зазначених просторових структур. При цьому, на відповідних ділянках результуючого поля спостерігаються розриви інтерференційних смуг із напівперіодним зсувом при перетині лінії розриву. Будучи, по суті, еквівалентними дифракційному методу, зазначені методи мають певні переваги при діагностиці високозарядних оптичних вихорів, оскільки забезпечувана ними роздільна здатність контролюється відношенням ширини непрозорого дифракційного екрану до ширини тестованого пучка [1, 7].
Здійснення діагностики фазових сингулярностей у хвильових полях із використанням непрозорої стрічки еквівалентне виконанню величезної кількості стандартних юнгівських інтерференційних експериментів із двома отворами у непрозорому екрані, що розташовуються на різних відносно вихору. Проте, при реалізації дифракційного тестування фазова карта пучка отримується „в один крок”, й відсутня необхідність наступної обробки експериментальних даних для „зшивки” результатів часткових експериментів.
Зазначимо, що при використанні опорної хвилі для діагностики оптичних сингулярностей фаза інтерференційних смуг визначається різницею фаз опорної та сингулярної хвиль у різних точках поля, тобто по суті визначається фаза взаємної кореляційної функції таких двох хвиль (модуль комплексного ступеня когерентності при цьому тотожно дорівнює одиниці). Натомість, при безопорній (дифракційній) діагностиці фазових сингулярностей інтерференційно порівнюються фази збурень безпосередньо у різних точках тестованого поля; отже даний метод є автокореляційним.
При цьому, у загальному випадку, контраст інтерференційних смуг визначається модулем просторового ступеня когерентності (та співвідношенням амплітуд) збурень в обраних точках поля, а фаза інтерференційних смуг - фазою комплексної функції когерентності таких збурень. Вказана відмінність двох методів не має принципового значення при діагностиці фазових сингулярностей у строго когерентних полях; тут на перший план виступають скоріше певні технічні переваги дифракційного методу. Справжня ж актуальність останнього висновку й потужність обстоюваного нами методу виявляється при дослідженні фазових сингулярностей у часткового когерентних полях, якому присвячено наступний розділ дисертації.
У другому розділі дифракційний метод діагностики фазових сингулярностей поширено на частково просторово когерентні пучки, що було центральною задачею нашого дослідження. Предметом дослідження були комбіновані пучки із сепарабельною фазою просторової функції когерентності [2, 3], тобто пучки, фаза функції когерентності яких в полярних координатах представляється у функціональній формі
.
Такі пучки можуть бути утвореними як некогерентна суперпозиція ЛГ-мод (із однаковим топологічним зарядом , але із різними модовими номерами ), взятих з певними ваговими коефіцієнтами. Вочевидь, звичайна комплексна амплітуда у будь-якій точці у поперечному перерізі такого комбінованого пучка невизначена, тому може йтись лише про фазові сингулярності функції когерентності, діагностика яких вимагає адекватних експериментальних засобів.
В загальному випадку використання класичної інтеферометричної методики для тестування сингулярностей у таких пучках неможливе, оскільки жоден пучок не може бути взаємно когерентним зі всіма (за умовою - взаємно некогерентними) компонентами комбінованого пучка. Відразу зазначимо, що комбінований пучок не є статистично однорідним: значення функції когерентності залежить не лише від різниці , але й від конкретних значень і .
Нами розглянуто найпростіший нетривіальній (й практично важливий) випадок, коли частково просторово когерентний пучок із сепарабельною фазою утворюється взаємно некогерентними однозарядними ЛГ-модами із номерами 0 і 1 [2, 3]. Найкраще наближення до пучка із радіальним розподілом інтенсивності, близьким до такого розподілу в ізольованій моді , досягається при співвідношенні потужностей мод і 1,45:1,
Різниця ходу у плечах розузгодженого інтерферометра задавалась приблизно утричі більшою за попередньо виміряну довжину когерентності використаного гелій-неонового лазера. У плечах інтерферометра розташовувались комп'ютерно-синтезовані голограми, які відновлювали у перших дифракційних порядках моди і . Робочі порядки відселектовувались за допомогою діафрагм. Для забезпечення потрібного співвідношення потужностей використовувались контрольовані нейтральні послаблювачі у плечах інтерферометр).
Азимутальна залежність фази функції когерентності визначалась із використанням крайової дифракції. Інтерференційну картину отримано при опроміненні непрозорої стрічки комбінованим вихровим пучком. Цей результат [2] ілюструє дифракційне тестування фазової сингулярності (вихору) просторової функції когерентності частково когерентного сингулярного пучка.
А саме, фаза (вигин) інтерференційних смуг безпосередньо відображає фазову структуру просторової функції когерентності. Зауважимо, що у даному експерименті одиничний контраст юнгівських інтерференційних смуг за непрозорою стрічкою реалізується при і , тобто модуль комплексного ступеня когерентності не залежить від різниці азимутальних координат.
Окрім центрального вихору функції когерентності, комбінований пучок може містити кільцеві нелокалізовані сингулярності комплексного ступеня когерентності. Такі сингулярності мають місце за умови рівних амплітуд взаємно некогерентних змішуваних мод і є аналогом НЛТІС у строго когерентних ЛГ-модах.
В загальному випадку (багатьох змішуваних мод) такі сингулярності діагностувати важко, перш за усе, через зазначену вище статистичну неоднорідність комбінованого пучка. Проте, у досліджуваному нами частковому випадку вдається безпосередньо виявити кільцеву нелокалізовану сингулярність вказаного типу, що вперше було продемонстровано у роботі [3]. Діагностика кільцевої фазової сингулярності комплексного ступеня когерентності може бути, в принципі, реалізованою за викладеною дифракційною методикою - із використанням зміщеної (відносно центрального вихору) непрозорої стрічки. Проте, з огляду на низку технічних міркувань, такий підхід не є оптимальним. Для розв'язання цієї проблеми виявилось доцільнішим здійснити юнгівський експеримент у його традиційній постановці.
Непрозора стрічка заміняється на непрозорий екран із двома отворами у точках A і B на радіусі комбінованого пучка. Особливість так обраних пробних точок пучка полягає у тому, що усі чотири парціальні компоненти комбінованого пучка, які беруть участь у формуванні результуючої інтерференційної картини, є рівноінтенсивними. Проте, ізольовані змішувані ЛГ-моди утворюють протифазні інтерференційні картини, як це випливає із способу їх побудови.
Контраст результуючої інтерференційної картини, яка утворюється обома сингулярними модами, знижується до нуля. По суті, у даному випадку йдеться про сингулярно-оптичний аналог класичного експерименту Б. Томпсона [8*], призначеного для доведення чинності теореми Ван-Циттерта - Церніке. З іншого боку, даний результат є одним із показових втілень методології Вольфа [8*], спрямованої на побудову „оптики спостережуваних величин”, найважливішими з яких є видність і фаза інтерференційної картини ( модуль і фаза комплексного ступеня когерентності досліджуваного світлового поля).
Отже, у другому розділі обґрунтовано і здійснено комплексну діагностику фазових сингулярностей функцій когерентності, які мають місце у комбінованих частково просторово когерентних вихрових пучках. Принциповий результат цього дослідження полягає у демонстрації того, що фазові сингулярності комплексного ступеня когерентності можуть мати місце за умов, коли нулі амплітуди (отже, і фазові сингулярності звичайної комплексної амплітуди поля) відсутні як у результуючому пучку, так і у кожній його компоненті.
У третьому розділі викладено результати з формування та дифракційної діагностики комбінованих пучків, що несуть нетипові векторні сингулярності у поперечному перерізі пучка, такі як замкнені контури (контури циркулярної поляризації) та контури (контури лінійної поляризації) із постійним азимутом поляризації, а також сингулярності ступеня поляризації [4].
В принципі, подібні поляризаційні структури виникають і при співвісному складанні безвихрових поляризаційно ортогональних ЛГ-мод із різними каустичними параметрами.
Але сенс даного дослідження полягає у побудові векторного аналогу результату, викладеного у попередньому розділі. Підґрунтям такого підходу є те, що як когерентні, так і поляризаційні характеристики пучка вичерпно повно описуються на основі спільного апарату - матриць когерентності (поляризації) [8*].
Застосовувалась наступна методика розрахунку. Вектор Джонса комбінованого пучка будувався як сума векторів Джонса зважених взаємно когерентних поляризаційно ортогональних парціальних співвісних мод та . За результуючим вектором Джонса знаходилась матриця когерентності комбінованого пучка у функції безрозмірної радіальної координати ; потім будувались параметри Стокса як комбінації елементів матриці когерентності, й за ними знаходились еліпсометричні параметри - азимут поляризації та кут еліптичності .
При розгляді некогерентного змішування мод за парціальними векторами Джонса знаходились параметри Стокса відповідних пучків, які складались (без урахування фазових співвідношень між модами) для визначення , і ступеня поляризації у функції . На основі отриманого загального розв'язку для ортогонально еліптично поляризованих пучків детально проаналізовано показові часткові випадки, коли парціальні моди поляризовані лінійно або циркулярно.
Експеримент проводився у схемі інтерферометра Маха-Цендера. Змішувались зважені (див. Розділ 2) поляризаційно ортогональні моди та . Здійснювалась комплексна діагностика векторних сингулярностей у комбінованому пучку, що поєднувала поляризаційний аналіз комбінованого пучка із використанням чвертьхвильової платівки та лінійного аналізатора й дифракційне тестування результуючого (поляризаційно відселектованого) пучка.
Сформулюємо результати цього дослідження. При когерентному змішуванні зважених поляризаційно ортогональних мод у результуючому пучку виникають кільця із циркулярною поляризацією та із лінійною поляризацією з постійним азимутом поляризації. Радіальні координати таких кілець визначаються співвідношенням амплітуд та фаз змішуваних пучків. Дифракційний аналіз засвідчує наявність як центрального вихору, так і розрив і зсув юнгівських інтерференційних смуг в околі даного кільця.
При некогерентному змішуванні зазначених парціальних пучків на відповідній радіальній координаті спостерігається незвична сингулярність ступеня поляризації комбінованого пучка, при перетині якої стан поляризації стрибкоподібно змінюється на ортогональний.
Зауважимо, що в даному випадку на кільці одночасно має місце і фазова сингулярність комплексного ступеня когерентності, продемонстрована у попередньому розділі.
Мета дослідження, результати якого описані у четвертому розділі, полягала у здійсненні самообертання оптичних вихорів за оригінальним методом статико-голографічного фазового спряження [5*] й у визначенні, шляхом дифракційної діагностики, закономірностей перетворення структури вихорів при такому способі їх фазового спряження.
Принцип самообертання хвильового фронту за статичною нелінійною голограмою полягає у наступному.
На відміну від лінійної теорії голографії, у якій передбачається пропорційність амплітудного відгуку голограми експозиції ( - час експонування, - розподіл інтенсивності, що виникає у результаті суперпозиції сигнальної та опорної хвиль), у загальному випадку амплітудний відгук голограми представляється розкладом:
,(2)
де , а . Утримання членів розкладу (2) до відповідає наближенню „квадратичної голограми” [5*].
Амплітудний відгук квадратичної голограми сигнального пучка (наприклад, ЛГ-моди)
,
записаної зі стоячою опорною хвилею
,
має вигляд:
.(3)
Квадратична компонента (3) містить доданок , який саме і відповідає за фазове спряження сигнальної хвилі у режимі самообертання.
Дія цього парціального оператора квадратичної голограми на сигнальну хвилю (у відсутності на стадії відновлення обох компонент стоячої опорної хвилі) призводить до виникнення фазоспряженої хвилі
,(4)
де - комплексна константа.
Сингулярний пучок формувався із використанням синтезованої голограми, розташованої в об'єктному плечі. В наших експериментах використовувались вихрові пучки з . Опорне плече юстувалось із автоколімаційною точністю. Фазова голограма записувалась при відношенні інтегральних потужностей сигнальної та опорної хвиль ~1:1. Голограма зчитувалась вихровим пучком при перекритому опорному плечі. Фазоспряжений вихор виводився у площину спостереження напівпрозорим дзеркалом.
Дифракційна діагностика показує ліву, а не праву закрутку фазового гелікоїда, як мало би бути у фазоспряженому вихорі.
Спостережувана інверсія знаку топологічного заряду вихору пояснюється дією допоміжного дзеркала, яке виводить фазоспряжений вихор у площину OP [5], у відповідності із раніше отриманими результатами [1*].
Експеримент показав, що фазоспряжені репліки оптичних вихорів з є топологічно стійкими - зберігають свою структуру на довільних відстанях від площини точного фазового спряження. Фазоспряжені ж репліки високозарядних вихорів спостерігаються лише в обмеженому околі цієї площини, а при подальшому поширенні розпадаються на однозарядні вихори одного знаку.
Принциповий результат цього дослідження полягає у наступному. Метод статико-голографічного самообертання хвильового фронту за квадратичними голограмами було розвинуто для реалізації помилко-коректуючої голографічної асоціативної пам'яті [5*]. При цьому, основна увага приділялась відновленню обвідної просторового розподілу інтенсивності в асоціативному відгуці, а не доведенню саме фазоспряжуючих властивостей квадратичної голограми.
Отже, викладені тут результати є першим прямим експериментальним підтвердженням принципу само-обертання хвильового фронту, розвинутого у [5*]. При цьому встановлено, що, як і при аналізі самообертання еліптично поляризованих пучків, необхідно брати до уваги перетворення системи координат при аналізі записуваного пучка та його фазоспряженої репліки.
РЕЗУЛЬТАТИ І ВИСНОВКИ
У дисертації запропоновано новий розв'язок проблеми експериментального аналізу фазових сингулярностей у світлових полях, а саме, обґрунтовано і реалізовано дифракційний метод виявлення та визначення параметрів фазових сингулярностей у повністю та частково когерентних оптичних пучках без використання спеціальної опорної хвилі. Цей результат досягнуто завдяки залученню нетрадиційної моделі дифракційних явищ Юнга-Рубіновича (моделі крайової дифракційної хвилі).
1. Показано, що діагностика фазових сингулярностей в оптичних полях може бути здійсненою без використання опорної хвилі: шляхом виконання інтерференційного експерименту Юнга у його початковому варіанті - із непрозорою стрічкою, розташованою у досліджуваному пучку, який дифрагує на краях стрічки. При цьому, оптичні вихори діагностуються за характерним вигином юнгівських інтерференційних смуг в області геометричної тіні дифракційного екрану, напрямок вигину яких однозначно пов'язаний із знаком топологічного заряду вихору, а величина вигину - із модулем топологічного заряду; фазові сингулярності хвильового фронту типу нелокалізованої темної інтерференційної смуги діагностуються за розривом і зсувом інтерференційних смуг в околі такої сингулярності.
2. Показано, що даний метод надає інформацію про фазові сингулярності просторової функції когерентності поля, а не про дислокації хвильового фронту поля комплексних амплітуд, як у випадку інтерферометричного (із спеціальною опорною хвилею) тестування строго когерентних сингулярних пучків. Суттєві переваги дифракційного методу полягають у граничній простоті технічної реалізації й у відсутності необхідності в апріорній інформації про співвідношення параметрів тестованого та опорного пучків, без втрати однозначності результату діагностики.
3. На прикладі частково просторово когерентних комбінованих сингулярних пучків із сепарабельною фазою продемонстровано ефективність дифракційного методу для діагностики сингулярностей просторової функції когерентності.
Реалізовано комплексну юнгівську діагностику фазових сингулярностей у таких пучках - як центральних вихорів функції когерентності, так і нелокалізованих сингулярностей комплексного ступеня когерентності. Даний метод діагностики фазових сингулярностей в оптичних полях є, на сьогоднішній день, єдиним засобом експериментального аналізу топологічно стійких дислокацій кореляційних функцій у частково просторово когерентних вихрових пучках, де використання окремої опорної хвилі, когерентної одночасно з усіма (взаємно некогерентними) компонентами комбінованого пучка, у загальному випадку неможливе.
Експериментально продемонстровано, що фазова сингулярність комплексного ступеня когерентності може реалізуватись за відсутності нулів амплітуди (і фазових сингулярностей) як у комбінованому пучку, так і у кожній з його компонент.
4. На прикладі комбінованих просторово неоднорідно поляризованих пучків показано ефективність дифракційного методу при діагностиці векторних сингулярностей - сингулярностей форми еліпса поляризації й продемонстровано виникнення у таких пучках специфічних векторних сингулярностей: замкнених ліній (контурів циркулярної поляризації) та ліній (контурів лінійної поляризації) із постійним азимутом поляризації, а також (при некогерентному змішуванні мод) контурів сингулярності ступеня поляризації.
Такі контури є аналогами фазових сингулярностей у Лагер-Гаусових модах типу нелокалізованої темної інтерференційної смуги, а також кільцевих нелокалізованих сингулярностей комплексного ступеня когерентності у частково когерентних скалярних комбінованих пучках.
5. Реалізовано самообертання сингулярних пучків за статичними голограмами, нелінійно зареєстрованими зі стоячими опорними хвилями. Методом дифракційного тестування показано, що при нелінійно-голографічному самообертанні оптичних вихорів просторова структура фазового гелікоїда залишається незмінною, - на відміну від випадку звичайного дзеркального відбивання вихрового пучка. Перетворення фазового гелікоїда у дослідженому випадку аналогічне до перетворення еліпса поляризації при самообертанні звичайного (несингулярного) еліптично поляризованого пучка.
Тим самим, отримано перше пряме експериментальне підтвердження фазоспряжуючих властивостей статичної голограми, нелінійно зареєстрованої зі стоячою опорною хвилею. Експериментально продемонстровано можливість самообертання високозарядних оптичних вихорів.
СПИСОК ДЖЕРЕЛ
використані у рефераті
1*. Soskin M.S., Vasnetsov M.V. Singular optics // Progress in Optics / Ed. by E. Wolf. - Amsterdam: Elsvier, 2001. - V. 42. - P. 219-267.
2*. Freund I. Polarization singularity indices in Gaussian laser beams // Opt. Comm. - 2004. - V. 201. - P. 251-270.
3*. Polyanskii P.V. Some current views on singular optics // Proc. SPIE. - 2004. - V. 5477. - P. 31-40.
4*. Miyamoto K., Wolf E. Generalization of the Maggy-Rubinowicz theory of the boundary diffraction wave, Parts I, II // Journ. Opt. Soc. Amer. - 1962. - V. 52, No.6. - P. 615-637.
5*. Полянський П.В. Нелінійно-голографічна пам'ять фазового спряження: Дис. ... докт. фіз.-мат. наук: 01.04.05. - Чернівці, 2000. - 361 с.
6*. Soskin M.S., Polyanskii P.V., Arkhelyuk O.O. Computer-synthesized hologram-based rainbow optical vortices // New Journal of Physics. - 2004. - V.6, No. 196.- P.1-8.
7*. Angelsky O.V., Burkovets D.N., Maksimyak P.P., Hanson S.G. Applicability of the singular-optics concept for diagnostics of random and fractal rough surfaces // Appl. Opt. - 2003. - V. 42, No. 22. - P. 4529-4540.
8*. Born M., Wolf E. Principles of Optics, 7th ed. - New York: Pergamon, 1999.
опубліковані праці за темою дисертації
1. Bogatyryova H.V., Felde Ch.V., Polyanskii P.V. // Optica Applicata. - 2003. - V. 33, No. 4. - P. 695-708.
2. Bogatyryova H.V., Felde Ch.V., Polyanskii P.V., Ponomarenko S.A., Soskin M.S., Wolf E. Partially coherent vortex beams with a separable phase // Optics Letters. - 2003. - V.28, No. 5. - P. 878-880.
3. Felde Ch.V. Young's diagnostics of phase singularities of the spatial coherence function at partially coherent singular beams // Ukr. J. Phys. - 2004. - Vol. 49, No. 5. - P. 473-480.
4. Богатырева Г.В., Фельде К.В., Полянский П.В., Соскин М.С. Нетипичные поляризационные сингулярности в комбинированных вихревых пучках // Оптика и спектроскопия. - 2004. - Т. 97, № 5. - С. 833-840.
5. Полянский П.В., Фельде К.В. Статико-голографическое фазовое сопряжение вихревых пучков // Оптика и спектроскопия. - 2005. - Т. 98, № 6. - С. 913-918.
6. Polyanskii P.V., Felde Ch.V. Quadric hologram-based self-conjugation of vortex beams // Semicond. Phys., Quant. Electron. & Optoelectronics - 2005. - V.8, No. 2 - P.833-840.
7. Felde Ch.V. Diffraction diagnostics of phase singularities in optical fields // Proc. SPIE. - 2004. - V. 5477. - P. 67-76.
8. Felde Ch.V. Diffraction diagnostics of phase singularities in optical fields // Proc. 8th International Conference “Optoelectronic and Electronic Sensors” (COE 2004), Wroclaw. - 2004. - P. 596-597.
9. Felde Ch.V., Polyanskii P.V. Nonlinear-holographic phase reversion of singular optical beams // Abstr. 2nd International Conference “Advanced Topics on Optoelectronics, Microelectronics and Nanotechnologies” (ATOM-N 2004), Bucharest, Romania. - 2004. - P. 22-23.
АНОТАЦІЯ
Фельде Х.В. Дифракційна діагностика фазових сингулярностей в оптичних полях. - Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.05 - оптика, лазерна фізика. Чернівецький національний університет ім. Юрія Федьковича, Чернівці, 2005.
У роботі обґрунтовано новий метод діагностики фазових сингулярностей в хвильових полях, що базується на моделі дифракційних явищ Юнга-Рубіновича. Метод реалізується шляхом розташування непрозорої стрічки у тестованому сингулярному пучку й спостереження юнгівських інтерференційних смуг у геометричній тіні стрічки. Напрямок та величина вигину інтерференційних смуг визначають, відповідно, знак та абсолютне значення топологічного заряду оптичного вихору; сингулярність типу нелокалізованої темної інтерференційної смуги діагностується за розривом і зсувом інтерференційних смуг в околі такої сингулярності. Даний метод дає інформацію про фазові сингулярності просторової функції когерентності поля, а не про дислокації звичайної комплексної амплітуди, як традиційний інтерферометричний метод. Дифракційний аналіз застосовано для діагностики фазових сингулярностей функції когерентності та комплексного ступеня когерентності частково просторово когерентних пучків; для виявлення нетипових векторних сингулярностей у комбінованих просторово неоднорідно поляризованих пучках; а також для діагностики фазоспряжених реплік вихрових пучків.
Ключові слова: фазова сингулярність, вихровий пучок, когерентність, дифракція, поляризація, голографія, оптичне фазове спряження.
АННОТАЦИЯ
Фельде К.В. Дифракционная диагностика фазовых сингулярностей в оптических полях. - Рукопись. Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.04.05 - оптика, лазерная физика. Черновицкий национальный университет им. Юрия Федьковича, Черновцы, 2005.
В работе обоснован новый метод диагностики фазовых сингулярностей в волновых полях, основанный на модели дифракционных явлений Юнга-Рубиновича. Метод реализуется путём размещения непрозрачной полоски в тестированном сингулярном пучке и наблюдения юнговских интерференционных полос в геометрической тени полоски. Направление и величина изгиба интерференционных полос определяют, соответственно, знак и абсолютную величину топологического заряда оптического вихря; сингулярность типа нелокализованной тёмной интерференционной полосы диагностируется по разрыву и смещению интерференционных полос в окрестности такой сингулярности. В отличие от традиционного интерферометрического метода, данный метод даёт информацию о фазовых сингулярностях пространственной функции когерентности поля, а не о дислокациях обычной комплексной амплитуды. Дифракционный анализ применён для диагностики фазовых сингулярностей функции когерентности и комплексной степени когерентности частично пространственно когерентных пучков; для обнаружения нетипичных векторных сингулярностей в комбинированных неоднородно пространственно поляризованных пучках; а также для диагностики фазосопряжённых реплик вихревых пучков.
Ключевые слова: фазовая сингулярность, вихревой пучок, когерентность, дифракция, поляризация, голография, оптическое фазовое сопряжение.
ANNOTATION
Felde Ch.V. Diffraction diagnostics of phase singularities into optical fields. - Manuscript. Thesis for a Candidate's degree in Mathematics and Physics by speciality 01.04.05 - Optics, Laser Physics. Yurii Fed'kovich Chernivtsi National University, Chernivtsi, 2005.
The original method for diagnostics of phase singularities in optical fields has been substantiated. The method is based on the Young-Rubinowicz model of diffraction phenomena (the model of the edge diffraction wave). This method is implemented by placing an opaque strip in the tested singular beam, and observing the Young's interference fringes within a geometrical shadow behind the strip. Direction and magnitude of the typical bending of interference fringes characterize unambiguously the sign and the modulus of the topological charge of an optical vortex, respectively. Wave front singularity kind of a non-localized dark interference fringe is diagnosed by a disrupt and a shift of interference fringes in the vicinity of the corresponding phase singularity. The introduced technique differs essentially from the conventional one using a coherent reference beam, being free of the necessity to adjust an optical arrangement with interferometric accuracy and of the necessity of a priory data on the directions of propagation and curvature radii of the singular and the reference beams. This method provides information on the phase singularities of a spatial coherence function of the field, rather than on the dislocations of the common complex amplitude, as the interferometric technique. Additionally, we have elaborated the techniques of the reference interference pattern and of the spatial phase selection. The first of them implements incoherent superposition of the bended Young's interference fringes produced by the tested singular beam and the regular (straight) interference fringes from the optical beam with a smooth wave front diffracted by the same strip. As a result, the phase singularity manifests itself by vanishing visibility of the resulting pattern, rather than by bending of interference fringes. The second technique implements the product of the same two interference structures by photographic (amplitude) recording of the regular interference fringes and the use of such recording as the matched spatial filter. In this case, the phase singularity manifests itself by disrupting the resulting interference fringes. Applicability of the proposed technique into diagnostics of phase singularities in developed scalar fields (at far zone) and confirmation of the sign principle of scalar singular optics is shown. Universal applicability of the diffraction technique for diagnostics of the phase singularities into optical fields has been demonstrated. So, the diffraction diagnostics is applied to completely spatially coherent and partially spatially coherent optical vortices. The complex technique for revealing both the azimuthal and radial singular phase behavior of the complex degree of coherence of partially spatially coherent beams with a separable phase has been developed and implemented. The same technique is used for experimental analysis of non-generic polarization singularities into combined vortex beams, such as closed contours (lines with a circular polarization), contours (lines with a linear polarization) with the constant azimuth of polarization, as well as the contours where the degree of polarization possesses a phase singularity. It has demonstrated experimentally that the studied unconventional phase singularities of the spatial coherence functions take place, when zeroes of common complex amplitude (and the corresponding phase singularities) are absent both into combined beam and into each constituting component of it. Self-conjugation of the single-charged and multiply charged optical vortices by the original technique using a static hologram nonlinearly recorded with the standing reference wave has been implemented, and the regularities of transformation of the vortex topological charge into self-conjugated vortex have been observed and explained.
Key words: phase singularity, vortex beam, coherency, diffraction, polarization, holography, optical phase conjugation.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Загальне поняття інтерференції хвиль. Інтерференція монохроматичних світлових хвиль. Екстремальні значення результуючої інтенсивності. Форми інтерференційних смуг. Способи розподілу пучків світла. Просторова і тимчасова когерентність оптичних джерел.
контрольная работа [412,4 K], добавлен 08.12.2010Характеристика матеріалів, які використовуються для одержання оптичних волокон: властивості кварцу, очищення силікатного скла, полімерні волокна. Дослідження методів та технології виробництва оптичних волокон. Особливості волоконно-оптичних ліній зв'язку.
курсовая работа [123,3 K], добавлен 09.05.2010Огляд оптичних схем монокулярів: об’єктивів, призових обертаючих систем, окулярів. Розрахунок діаметра польової діафрагми. Огляд оптичних схем Кеплера і Галілея. Розрахунок кардинальних параметрів телескопічної системи за допомогою нульових променів.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 06.04.2013Інтерференційні пристрої, чутливі до різниці фазових набігів хвиль. Інтерферометр Жамена та вимірювання величини показника заломлення повітря інтерферометром Релея. Зоряний інтерферометр Майкельсона. Інтерференція проміння: інтерферометр Фабри-Перо.
реферат [87,6 K], добавлен 04.09.2009Історія розвитку волоконно-оптичних датчиків і актуальність їх використання. Характеристики оптичного волокна як структурного елемента датчика. Одно- і багатомодові оптичні волокна. Класифікація волоконно-оптичних датчиків і приклади їхнього застосування.
реферат [455,0 K], добавлен 15.12.2008Дифракція і принцип Гюйгенса. Порушення прямолінійного поширення світла. Розташування і ширина максимумів дифракції на екрані. Умови чіткого спостереження дифракції від однієї щілини. Роздільна здатність мікроскопа і телескопа. Дифракційна гратка.
дипломная работа [2,0 M], добавлен 12.02.2009Огляд оптичних схем монокулярів: об’єктивів, призових обертаючих систем, окулярів. Огляд оптичних схем Кеплера і Галілея. Двохкомпонентні окуляри. Призмові обертаючі системи. Габаритний розрахунок монокуляра з вибором оптичної схеми об’єктива й окуляра.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 01.02.2013Характеристика оптичних схем монокулярів: об'єктивів, призмових обертаючих систем, окулярів. Розрахунок параметрів об'єктива й окуляра, вибір їх типів. Визначення габаритів призми та діаметра польової діафрагми. Обчислення ходу нульового променя.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 12.03.2013Класифікація планарних оптичних хвилеводів. Особливості роботи з хлороформом. Методи вимірювання показника заломлення оптичного хвилеводу. Спектрофотометричні методи вимірювання тонких плівок. Установка для вимірювання товщини тонкоплівкового хвилеводу.
дипломная работа [2,2 M], добавлен 29.04.2013Явища інтерференції і дифракції світла. Метод зон Френеля. Дифракція Фраунгофера на круглому отворі, на щілині. Дифракційна решітка. Кутова дисперсія і роздільна здатність дифракційної решітки. Дифракція рентгенівських променів на просторовій решітці.
реферат [607,1 K], добавлен 06.04.2009Кристалічна структура металів та їх типові структури. Загальний огляд фазових перетворень. Роль структурних дефектів при поліморфних перетвореннях. Відомості про тантал та фазовий склад його тонких плівок. Термодинамічна теорія фазового розмірного ефекту.
курсовая работа [8,1 M], добавлен 13.03.2012Фазові перетворення та кристалічна структура металів. Загальний огляд фазових перетворень, стійкість вихідного стану. Фазово-структурні особливості в тонких плівках цирконію, особливості динаміки переходів. Розрахунок критичної товщини фазового переходу.
курсовая работа [3,9 M], добавлен 14.02.2010Фазові перетворення, кристалічна структура металів. Загальний огляд фазових перетворень. Стійкість вихідного стану. Фазово-структурні особливості в тонких плівках цирконію. Динаміка переходів цирконію, розрахунок критичної товщини фазового переходу.
курсовая работа [3,7 M], добавлен 02.02.2010Визначення методу підсилення пасивації дефектів для покращення оптичних та електричних властивостей напівпровідників. Точкові дефекти в напівпровідниках та їх деформація. Дифузія дефектів та підсилення пасивації дефектів воднем за допомогою ультразвуку.
курсовая работа [312,3 K], добавлен 06.11.2015Умови спостереження фоторефрактивного ефекту. Голографічна інтерферометія в реальному часі та за допомогою двох довжин хвиль. Поняття про обернену хвилю. Ефект енергообміну фазомодульованих світлових пучків. Двохекспозиційна голографічна інтерферометрія.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 19.06.2010Шляхи пароутворення як виду фазових переходів, процес перетворення речовини з рідкого стану в газоподібний. Особливості випаровування й кипіння. Властивості пари, критична температура. Пристрої для вимірювання вологості повітря (психрометри, гігрометри).
реферат [28,6 K], добавлен 26.08.2013Поняття про фазовий перехід в термодинаміці. Дифузійні процеси в бінарних сплавах. Вільна енергія Гіббса для твердого розчину. Моделювання у середовищі програмування Delphi за допомогою алгоритму Кеннета-Джексона. Фазова діаграма регулярного розчину.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 03.05.2011Механізм гідродинамічної нестійкості вихрового руху в системах з об’ємним стоком речовини та його організація в різних фізичних системах при фазових перетвореннях. Розв’язки рівнянь та гідродинамічні вихори у ядерній матерії і резонансно-збудженому газі.
автореферат [58,8 K], добавлен 16.06.2009Сутність і практичне значення принципу суперпозиції хвиль. Умови виникнення та методика розрахунку групової швидкості хвиль. Зв'язок між груповою та фазовою швидкістю, схожі та відмінні риси між ними. Поняття інтерференції, її сутність і особливості.
реферат [249,4 K], добавлен 06.04.2009Дослідження особливостей будови рідких кристалів – рідин, для яких характерним є певний порядок розміщення молекул і, як наслідок цього, анізотропія механічних, електричних, магнітних та оптичних властивостей. Способи одержання та сфери застосування.
курсовая работа [63,6 K], добавлен 07.05.2011
