Том 56 № 2 2020 (МАРТ – АПРЕЛЬ)

СОДЕРЖАНИЕ НОМЕРА

ОПТИЧЕСКИЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

1. Грейсух Г. И., Данилов В. А., Ежов Е. Г.,  Антонов  А.И. Метаповерхности в оптике: физические основы и достигнутые результаты. Обзор

Аннотация:
Представлен обзор современного состояния в области разработок и перспектив использования метаповерхностей в оптике, в частности в голографии. Особое внимание уделено физике управления задержкой фазы рассеиваемого метаатомами излучения, а также трансформации фронта падающей волны метаповерхностью. На ряде примеров продемонстрирована эффективность фокусировки излучения и формирования голографического изображения метаповерхностями различных типов.

Страницы: 5-19
DOI: 10.15372/AUT20200201

2. Бессмельцев В. П., Вилейко В. В., Максимов М. В. Метод измерения основных параметров цифровых защитных голограмм для экспертного анализа и оперативного контроля их качества

Аннотация:
Разработаны метод и устройство измерения основных параметров синтезированных защитных голограмм с использованием возможностей микроскопии микронного разрешения и дифрактометрии с мультиугловой системой освещения. При последовательном освещении под различными углами коллимированными монохроматическими источниками света поверхности голограммы в поле наблюдения специального цифрового микроскопа и обработке полученных изображений формируется информационная карта поверхности, которая содержит данные об основных параметрах «голопикселей», составляющих структуру защитной голограммы (шаге дифракционных решёток, их угловой ориентации, нормированной интенсивности отражённого света), а также совмещённое с указанной картой изображение поверхности голограммы в рассеянном свете. Перемещениями исследуемой голограммы в плоскости фокуса цифрового микроскопа на расстояние, равное полю наблюдения микроскопа, с последующей «сшивкой» полученных данных достигается построение информационной карты всей поверхности голограммы с микронным разрешением.

Страницы: 20-33
DOI: 10.15372/AUT20200202

3. Евтихиев Н. Н., Краснов В. В., Молодцов Д. Ю., Родин В. Г., Стариков Р. С., Черёмхин П. А. Применение микрозеркального модулятора света для оптического кодирования с временным интегрированием

Аннотация:
Рассмотрена возможность применения микрозеркального модулятора при реализации операции оптического кодирования с временным интегрированием в квазимонохроматическом пространственно-некогерентном свете. Представлена экспериментальная установка для оптической регистрации закодированных изображений на цифровую камеру. Проведено кодирование изображений, содержащих текстовую и графическую информацию; методом инверсной фильтрации осуществлено успешное декодирование зарегистрированных изображений. Применение временного интегрирования при оптическом кодировании позволило снизить шумы, возникающие из-за бинаризации выводимых на модулятор голограмм, которые содержат ключи кодирования, и повысить дифракционную эффективность процесса кодирования.

Страницы: 34-41
DOI: 10.15372/AUT20200203

4. Корольков В. П., Насыров Р. К., Седухин А. Г., Белоусов Д. А., Куц Р. И.  Новые методы изготовления высокоапертурных компьютерно-синтезированных голограмм для формирования эталонных волновых фронтов в интерферометрии

Аннотация:
Применительно к задаче интерферометрического контроля сферических и асферических поверхностей с высокими угловыми апертурами проведён анализ факторов, вызывающих паразитные искажения интерферограмм в системах контроля на базе эталонных однокомпонентных высокоапертурных компьютерно-синтезированных голограмм (КСГ), которые выполнены на плоских подложках и имеют бинарно-фазовую структуру. Для совершенствования качества таких КСГ использованы методы, средства и регистрирующие материалы (плёнки титана и хрома), пригодные для технологии прямой лазерной записи их дифракционной структуры, которая обеспечивает формирование интерферограмм с минимальными паразитными искажениями. В частности, для уменьшения вариаций контраста формируемой интерферограммы предложено осуществлять модуляцию локального коэффициента пропускания структуры КСГ путём модуляции скважности дифракционных зон. Обсуждены возможности применения термохимической лазерной технологии записи на плёнках титана и хрома для изготовления высокоапертурных голограмм с относительным отверстием f/1 и более.

Страницы: 42-54
DOI: 10.15372/AUT20200204

5. Одиноков С. Б., Смык А. Ф., Шурыгин А. В. Формирование динамических и бинокулярных объёмных изображений в защитных голограммах с нулевым порядком дифракции

Аннотация:
Рассмотрены варианты реализации одного из видов голограмм нулевого порядка — трекограммы для формирования защитных признаков для неэкспертной проверки их подлинности. Объёмное изображение в трекограммах формируется бликами на стенках тороидальных поверхностей-треков, представляющих собой рельефные полосы на регистрирующем материале. Вариациями формы треков, их протяжённости и количества участков различных треков в одной точке изображения можно получить защитные признаки, удобные для неэкспертной идентификации голограмм. Размеры и глубины треков совместимы с обычной технологией тиснёных голограмм. Приведены фотографии голограмм, формирующих изображения в белом свете.

Страницы: 55-61
DOI: 10.15372/AUT20200205

6. Каленков С. Г., Каленков Г. С. Цифровая гиперспектральная голография

Аннотация:
Рассмотрены способ и оптическая схема регистрации цифровых гиперспектральных голограмм в свете некогерентного источника. В состав оптической схемы входит интерферометр со сканирующим зеркалом для генерации опорных волн. Набор комплексных амплитуд объектного поля вычисляется путём фурье-преобразования интерферограмм в каждом пикселе матрицы регистрации. Приведены экспериментальные результаты голографических изображений микрообъектов, полученных на различных оптических схемах: на просвет и на отражение. Рассмотрена схема интерферометра общего пути, в которой опорная волна является частью объектного поля.

Страницы: 62-68
DOI: 10.15372/AUT20200206

МОДЕЛИРОВАНИЕ В ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ

7. Скиданов Р. В., Досколович Л.  Л., Васильев В.С., Ганчевская С. В., Бланк В. А., Подлипнов В. В., Казанский Н. Л. Спектральные дифракционные линзы для формирования источника света с излучением нескольких заданных длин волн

Аннотация:
Предлагается использование спектральных дифракционных линз, имеющих фокус одинакового положения нескольких заданных длин волн в качестве основы для точечного источника света с несколькими заданными длинами волн. Рассмотрена спектральная дифракционная линза, предназначенная для фокусировки трёх длин волн: 462, 608, 952 нм (длины волн для возбуждения флюоресценции тубулина β). Для изготовления спектральных линз применялся метод прямой лазерной записи по фоторезисту с итеративной коррекцией параметров записи, что обеспечило погрешность формирования высоты дифракционного микрорельефа менее 30 нм. Представлен эксперимент по определению длин волн, фокусируемых полученной линзой, который основан на использовании точечной диафрагмы, расположенной в фокусе спектральной линзы.

Страницы: 69-76
DOI: 10.15372/AUT20200207

8. Хонина С. Н., Карпеев С. В., Подлипнов В. В., Паранин В. Д., Порфирьев А. П., Казанский Н. Л. Структурное и поляризационное преобразования лазерных пучков в анизотропных кристаллах

Аннотация:
Представлен краткий обзор работ, посвящённых теоретическим и экспериментальным исследованиям структурных и поляризационных преобразований лазерных пучков в анизотропных кристаллах, определены возможности создания лазерных пучков со сложным поляризационно-фазовым состоянием. Показано, что адаптивная подстройка структурных и поляризационно-фазовых состояний может осуществляться относительно медленными изменениями параметров оптической системы и быстрыми электрооптическими методами модуляции с высоким быстродействием.

Страницы: 77-83
DOI: 10.15372/AUT20200208

9. Евтихиев Н. Н., Краснов В. В., Стариков Р. С., Шифрина А. В. Многофакторная модель системы оптического кодирования с пространственно-некогерентным освещением

Аннотация:
Предложена многофакторная модель системы оптического кодирования с пространственно-некогерентным освещением. Данная модель учитывает влияние шумов регистрирующего фотосенсора, изменения растров изображений при прохождении через оптическую систему, паразитной засветки и шумов синтеза кодирующего дифракционного оптического элемента на качество декодированного изображения. Показано, что предложенная модель хорошо соотносится с оптическим экспериментом (ошибка декодирования отличается не более чем на 6 %).

Страницы: 84-91
DOI: 10.15372/AUT20200209

10. Ганжерли Н. М., Гуляев С. Н., Маурер И. А., Архипов А. В. Механизмы создания рельефных высокочастотных голографических структур на бихромированном желатине, облучённом коротковолновым УФ-излучением

Аннотация:
Рассмотрено применение двух видов альтернативного воздействия на желатин в слоях бихромированного желатина (БХЖ): структурирования с помощью избирательного светового дубления излучением He—Cd-лазера (λ = 440 нм) и деструкции, осуществляемой облучением слоёв коротковолновым УФ-излучением (λ < 270 нм). Показана решающая роль УФ-облучения образцов в формировании высокочастотных рельефно-фазовых решёток с дифракционной эффективностью более 50 % на слоях БХЖ толщиной менее 2 мкм. Отмечено, что применение традиционных методов обработки слоёв БХЖ приводит к сглаживанию рельефа за счёт влияния сил поверхностного натяжения на высоких пространственных частотах. Кроме того, существенное расширение области регистрируемых пространственных частот (до 1500 мм−1) для записи рельефных голографических решёток достигнуто применением усовершенствованной методики обработки желатина, основанной на сокращении времени водных процедур, и использованием изопропаноловых ванн для быстрого обезвоживания слоя.

Страницы: 92-99
DOI: 10.15372/AUT20200210

11. Балбекин Н. С., Венедиктов  В. Ю., Венедиктов Д. В., Петров Н. В., Коновалов Р. С., Пулькин С. А., Севрюгин А. А., Турсунов И., Шоев В. И. Цифровое голографическое увеличение чувствительности интерферограмм

Аннотация:
Представлены результаты экспериментальных исследований и схемы записи голограмм цифровым способом с использованием пространственных модуляторов света. Описано применение голографических интерференционных методов для измерения неровностей наномасштаба на примере наноступеньки (высотой 70 нм и шириной 30 мкм). Приведены примеры реализации метода увеличения чувствительности для измерений наноступеньки и метода крюков цифровым способом. Доказана вероятность реализации метода коррекции внутренних искажений системы в интерферометре. Показано, что применение голографических интерференционных методов с использованием цифровой обработки голограмм позволяет повысить чувствительность интерферограмм без потери основной информации об объекте и без увеличения точности измерений.

Страницы: 100-108
DOI: 10.15372/AUT20200211

12. Корешев С. Н., Смородинов Д. С., Фролова М.А., Старовойтов С. О. Влияние структуры и формы представления объекта на изображающие свойства синтезированных проекционных голограмм

Аннотация:
Приведены результаты исследования влияния структуры объекта и формы его представления на качество, разрешающую способность и глубину резкости изображений, восстанавливаемых с помощью бинарных синтезированных голограмм-проекторов. Критерием качества выбрана степень соответствия восстановленного изображения объекту, оцениваемая как диапазон градаций порога при пороговой обработке восстановленного изображения, при котором его структура полностью соответствует структуре исходного объекта. Разработан метод проекционной голографической фотолитографии, основанный на математическом моделировании реальных физических процессов синтеза и восстановления голограмм плоских бинарных транспарантов.

Страницы: 109-117
DOI: 10.15372/AUT20200212

13. Курбатова Е. А., Родин В. Г., Черёмхин П. А. Итеративная бинаризация цифровых голограмм с применением метода диффузии ошибки

Аннотация:
Бинаризация цифровых голограмм используется для хранения и оперативной передачи зарегистрированной информации, а также для оптического восстановления изображений с использованием бинарных микрозеркальных модуляторов света. Рассмотрены возможности бинаризации оптически зарегистрированных голограмм итеративными методами с применением операции диффузии ошибки на каждом шаге изменения порога бинаризации или только на финальной итерации. Проведены анализ варьирования параметров методов и сравнение качества восстановленных изображений с бинаризованных голограмм. Определено, что метод с применением операции диффузии ошибки только на финальной итерации повышает качество восстановления изображений на 12 % по сравнению с одношаговыми методами.

Страницы: 118-125
DOI: 10.15372/AUT20200213