Том 53 № 5 2017 (СЕНТЯБРЬ – ОКТЯБРЬ)
СОДЕРЖАНИЕ НОМЕРА
ДИФРАКЦИОННАЯ ОПТИКА
1. Антонов А. И., Грейсух Г. И., Ежов Е. Г., Степанов С. А. Дифракционные элементы для изображающих оптических систем
Аннотация:
Проанализированы проблемы и возможности использования дифракционных элементов с пилообразной рельефно-фазовой микроструктурой в изображающих оптических системах. Особое внимание обращено на минимизацию негативного влияния побочных дифракционных порядков на качество изображения, формируемого оптической системой с дифракционным элементом за счёт перехода от однослойных микроструктур к структурам, содержащим несколько слоёв и рельефов. Сформулированы требования к конструктивным параметрам микроструктуры и условиям работы дифракционного элемента в составе оптической системы, обеспечивающие отсутствие визуально наблюдаемого гало, обусловленного побочными дифракционными порядками. На ряде примеров показано, что включение дифракционного элемента в пластмассово-линзовую изображающую оптическую систему позволяет скорректировать хроматизм и обеспечить высокое разрешение в формируемом изображении.
Страницы: 4-16
DOI: 10.15372/AUT20170501
2. Ленкова Г. А. Особенности оптических поверхностей мультифокальных дифракционно-рефракционных хрусталиков глаза
Аннотация:
Рассмотрены особенности форм поверхностных структур мультифокальных искусственных хрусталиков глаза – интраокулярных линз (ИОЛ), которые в отличие от бифокальных ИОЛ формируют дополнительные фокусы или увеличивают глубину фокуса, что позволяет хорошо видеть не только вблизи и вдаль, но и на промежуточном расстоянии. Расширение области чёткого зрения достигается на основе явлений дифракции, интерференции и рефракции (изменении радиуса кривизны поверхности линзы). Приведены оптические характеристики наиболее известных мультифокальных ИОЛ (трифокальных, квадрофокальных и с расширенной фокальной областью).
Страницы: 17-29
DOI:10.15372/AUT20170502
3. Искаков И. А. Технологии производства мультифокальных дифракционно-рефракционных интраокулярных линз
Аннотация:
Представлены способы изготовления и конструктивные особенности современных дифракционно-рефракционных интраокулярных линз. Мультифокальные интраокулярные линзы являются наиболее оптимальным способом восстановления утраченной аккомодативной функции после удаления хрусталика. Дифракционно-рефракционные интраокулярные линзы занимают наибольший объём среди имплантируемых мультифокальных линз во всём мире. Существующие способы изготовления таких линз позволяют реализовать различные конструктивные решения для достижения наилучших показателей зрения после операции. Многообразие современных конструкций дифракционно-рефракционных интраокулярных линз отражает востребованность этого способа коррекции зрения в клинической практике, актуальность дальнейших прикладных исследований и поиска новых технологических решений для создания более совершенных моделей линз.
Страницы: 30-39
DOI:10.15372/AUT20170503
4. Завьялов П. С., Карлин В. Э., Кравченко М. С., Финогенов Л. В., Хакимов Д. Р. Применение дифракционных элементов для повышения производительности систем контроля цилиндрических поверхностей
Аннотация:
Рассматривается усовершенствованный метод структурного освещения для повышения производительности контроля внешнего вида поверхности цилиндрических объектов. Суть метода заключается в сокращении объёма регистрируемой информации благодаря формированию освещения с помощью дифракционного оптического элемента под углом к плоскости регистрации изображения, перпендикулярной контролируемой поверхности. Реализация предлагаемого метода предполагает использование нескольких идентичных измерительных каналов. Ввиду этого нами рассмотрен один канал. Приведены расчёты дифракционных элементов, описание экспериментальной установки, результаты экспериментов по определению глубины дефектов на поверхности имитаторов топливных таблеток и тепловыделяющих элементов. Реализация исследованного метода контроля внешнего вида с определением глубины дефектов в промышленных системах контроля топливных таблеток и тепловыделяющих элементов позволит повысить качество выпускаемого топлива для атомных электростанций.
Страницы: 40-47
DOI:10.15372/AUT20170504
5. Бессмельцев В. П., Завьялов П. С., Корольков В. П., Насыров Р. К., Терентьев В. С. Дифракционный фокусирующий мультипликатор для параллельного многоканального секвенатора
Аннотация:
Рассмотрены вопросы создания и применения для задач ДНК-секвенирования и микроскопии дифракционных оптических элементов, формирующих из одного лазерного пучка с малой расходимостью матрицу сходящихся пучков с дифракционным размером сфокусированных пятен в плоскости освещения объекта. Расчёт и оптимизация параметров элементов выполнялись в приближении теории дифракции Френеля – Кирхгофа. Дифракционные элементы изготавливались методом прямой лазерной записи на фоторезисте с помощью круговой лазерной записывающей системы. Представлены экспериментальные характеристики дифракционного элемента, создающего матрицу размера 33 × 33 пучка, которые фокусируются на расстоянии 210 мм в одной плоскости. Степень неоднородности интенсивностей пучков, определяемая отношением интенсивностей пучков в центральной области к интенсивностям периферийных пучков, составляет 1/2,5, что потенциально достаточно для использования в задачах ДНК-секвенирования. При этом величина максимальных дисторсионных искажений положений пятен на всём поле области фокусировки < 0,15 %.
Страницы: 48-56
DOI:10.15372/AUT20170505
6. Миронников Н. Г., Корольков В. П., Деревянко Д. И., Шелковников В. В. Исследование оптических методов формирования многоуровневого микрорельефа в тонких плёнках гибридного фотополимерного материала на основе тиол-силоксановых и акрилатных олигомеров
Аннотация:
Исследованы оптические методы формирования многоуровневого микрорельефа в слоях гибридного фотополимерного материала Гибример-ТАТС на основе тиол-силоксановых и акрилатных олигомеров. Методами полутоновой фотолитографии и прямой лазерной записи сформированы многоуровневые структуры высотой 3,5 и 6 мкм соответственно. Определены характеристические кривые и фоточувствительность материала. Оптимизирован процесс приготовления и обработки плёнок, при этом обнаружено, что добавление этапов пред- и постэкспозиции существенно влияет на фоточувствительные свойства Гибример-ТАТС. Фотополимер перспективен как конструкционный материал для формирования микроструктурированных оптических компонентов.
Страницы: 57-65
DOI:10.15372/AUT20170506
7. Вейко В. П., Корольков В. П., Полещук А. Г., Синев Д. А., Шахно Е. А. Лазерные технологии в микрооптике. Ч. 1. Изготовление дифракционных оптических элементов и фотошаблонов с амплитудным пропусканием
Аннотация:
Представлен обзор исследований, выполненных коллективами Университета информационных технологий, механики и оптики (Санкт-Петербург) и Института автоматики и электрометрии Сибирского отделения РАН (г. Новосибирск) в области разработки лазерных технологических процессов для формирования структуры дифракционных оптических элементов (ДОЭ) и фотошаблонов с амплитудным бинарным и полутоновым пропусканием. Приведены результаты исследований лазерной термохимической технологии изготовления хромовых ДОЭ, технологий изготовления полутоновых ДОЭ и фотошаблонов на основе применения аморфного кремния и LDW-стекла.
Страницы: 66-77
DOI:10.15372/AUT20170507
ОПТИЧЕСКИЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
8. Казанский Н. Л., Хонина С. Н. Анализ эффектов непараксиальности в линзаконных оптических системах
Аннотация:
Выполнен краткий анализ работ, посвящённых исследованию непараксиальных эффектов, возникающих при использовании линзакона, предложенного В. П. Коронкевичем с соавторами в 1993 году, а также его аналогов в существенно непараксиальном режиме. В этом случае необходим учёт векторного характера электромагнитного излучения, позволяющий обнаружить новые эффекты, что, в свою очередь, даёт дополнительный импульс к расширению спектра приложений линзакона.
Страницы: 78-89
DOI:10.15372/AUT20170508
9. Чугуй Ю. В. Фурье-оптика трёхмерных объектов постоянной толщины на основе дифракционных моделей
Аннотация:
Обобщены результаты исследований дифракционных явлений на 3D-объектах постоянной толщины с плоскими внутренними поверхностями (толстых пластинах) на основе разработанной нами конструктивной теории их расчёта применительно к размерному контролю. Она базируется на дифракционных моделях 3D-объектов с использованием эквивалентных диафрагм (распределений), что позволяет эффективно применять приближение Кирхгофа – Френеля. Данный подход в отличие от известных строгих и приближённых не требует громоздких вычислений, нагляден и достаточно точен для инженерных применений. Установлено, что фундаментальным дифракционным параметром для 3D-объектов постоянной толщины d является критический угол дифракции qкр = √l/d, при котором влияние объёмности на спектр 3D-объекта становится ощутимым. Приведены результаты расчёта дифракционных картин Фраунгофера (спектров) и изображений 3D-объектов постоянной толщины с абсолютно поглощающими, абсолютно отражающими и серыми внутренними гранями. Показано, что выбором конфигурации освещающей 3D-объект волны (плоские нормальные и наклонные, сферические) можно производить селекцию его фрагментов.
Страницы: 90-105
DOI:10.15372/AUT20170509
10. Седухин А. Г. Исследование энергетических характеристик предельно сфокусированных игольчатых пучков с продольной поляризацией
Аннотация:
Проведён сравнительный анализ пространственных вариаций энергетических характеристик предельно сфокусированных игольчатых лазерных пучков с продольной поляризацией, генерируемых оптической системой с селективным тонкоплёночным преобразованием линейной поляризации пучков в радиальную, а также их последующей пространственной фильтрацией и острой кольцевой фокусировкой до субволновых размеров. Для важного частного случая идеальной радиальной поляризации фокусируемого пучка путём численного моделирования проведено сравнение продольных срезов пространственных распределений плотности электрической энергии и модуля вектора Пойнтинга в окрестности фокуса. Показано, что степень их различия существенно возрастает с уменьшением угловой зоны кольцевой фокусировки и введением пространственно-частотной фильтрации. Установлено, что размеры осевой зоны фокусировки пучков, определённые для их центральных лепестков, в первом приближении не зависят от того, в каких энергетических характеристиках они измерены.
Страницы: 106-115
DOI:10.15372/AUT20170510
ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ И ПРИБОРЫ
11. Насыров Р. К., Полещук А. Г. Изготовление и сертификация дифракционного корректора для контроля формы поверхности главного зеркала диаметром 6 м Большого телескопа азимутального РАН
Аннотация:
Разработаны и изготовлены дифракционные корректор и имитатор для интерферометрического контроля формы поверхности шестиметрового главного зеркала Большого телескопа азимутального РАН. Исследовано влияние погрешностей изготовления и юстировки на качество измерительного волнового фронта. Проведён контроль корректора с помощью внеосевого дифракционного имитатора, работающего в режиме отражения. Измеренная погрешность составила менее 0,0138l (RMS).
Страницы: 116-123
DOI:10.15372/AUT20170511
12. Насыров Р. К., Полещук А. Г., Сокольский М. Н., Трегуб В. П. Интерферометрический метод контроля качества сборки оптической системы с эксцентрично расположенной асферической линзой
Аннотация:
Предложен интерферометрический метод контроля качества сборки трёхлинзового блока со смещённой асферической линзой нецентрированной девятикомпонентной оптической системы авиационного нашлемного широкоугольного дисплейного коллиматора. Показано, что такой метод юстировки позволяет установить оптические компоненты, в том числе эксцентрично расположенную асферическую линзу, с погрешностью единицы микрон. Метод является бесконтактным и даёт возможность контролировать положение линз внутри корпуса прибора.
Страницы: 124-130
DOI:10.15372/AUT20170512
13. Вишняков Г. Н., Левин Г. Г., Минаев В. Л. Автоматизированные интерференционные приборы ВНИИОФИ
Аннотация:
Дан обзор современной аппаратуры для автоматизированных интерференционных измерений, разработанной во ФГУП «ВНИИОФИ». Представлены три типа интерференционных микроскопов, основанных на схемах интерферометра Линника, Тваймана – Грина и Физо с использованием метода фазовых шагов.
Страницы: 131-138
DOI:10.15372/AUT20170513
