Site Loader

Содержание

Ученые создали миниатюрный источник оптических гребенок — Наука

ТАСС, 28 января. Объединив лазерный диод и оптический микрорезонатор, физики создали компактный источник оптических гребенок – лазер, спектр которого разделен на множество узких линий наподобие расчески. Они могут применяться для передачи данных или в качестве основы для квантового компьютера. Статью с результатами исследования опубликовал научный журнал Nature Communications.

«Одно из приложений, которое может стать революционным — это стабильный лазерный источник для высокоскоростной передачи данных. Низкое потребление интегральных гребенок позволит повысить эффективность центров обработки данных, которые, по современным оценкам, потребляют около 200 тераватт-час электричества в год», — заявил старший научный сотрудник Российского квантового центра Андрей Волошин, чьи слова приводит пресс-служба НКЛ.

Оптические гребенки позволяют преобразовать сигналы из радиочастотной части спектра в оптический диапазон и наоборот.

За методику их создания американец Джон Холл и немец Теодор Хэнш получили Нобелевскую премию по физике 2005 года. В России их разрабатывают уже несколько лет – в частности, первые прототипы оптических гребенок создала группа под руководством покойного профессора МГУ им. Ломоносова и научного директора РКЦ Михаила Городецкого

Первые генераторы оптических гребенок были достаточно большими и сложными приборами, их можно было уместить только в достаточно большую коробку. Однако четыре года назад Городецкий и его коллеги выяснили, что их можно создать и с помощью оптических микрорезонаторов размером в доли миллиметра.

Оптический резонатор представляет собой полое кольцо или диск из особого прозрачного материала, по которому свет может двигаться почти бесконечно долго, отражаясь от его стенок. При определенных обстоятельствах непрерывная волна внутри такого резонатора превращается в набор очень коротких импульсов, так называемых солитонов, которые и дают стабильные гребенчатые спектры.

Первые прототипы подобных подстройств использовали для своей работы внешние высококачественные источники лазерного излучения. Два года назад Городецкий и его коллеги выяснили, что для этого можно использовать даже самые простые и дешевые лазерные диоды из тех, которые в принципе возможно интегрировать внутрь микрочипов.

Недавно российским ученым и их коллегам из Швейцарии удалось решить эту задачу, проверяя подготовленные ими теоретические выкладки, описывающие то, как ведет себя излучение подобных лазеров при попадании внутрь микрорезонаторов. Эти расчеты помогли ученым оптимизировать устройство источника оптических гребенок, объединяющего микрорезонатор и лазерный диод, собрать его прототип и впервые использовать данный прибор на практике.

Последняя версия этого устройства, по словам исследователей, может уместиться на кончике пальца. Для его работы достаточно простой щелочной или литий-ионной батарейки. В будущем микрочипы со встроенными оптическими гребенками могут применяться для создания лазерных радаров, систем передачи данных, фотонных и ионных квантовых компьютеров, а также для решения массы других задач.

Ученые планируют продолжать работу над этими устройствами. Они хотят создать готовые к продаже продукты промышленного класса. Физики надеются, что эти устройства помогут снизить энергопотребление современных оптоволоконных систем связи и расширить применение оптических гребенок в других сферах науки и техники.

Официальный сайт университета имени А.И. Герцена

ОТДЕЛ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ

Лаборатория нелинейной квантовой оптики

 

Контактная информация:
тел./ факс: +7 (812) 315-53-96
E-mail: [email protected]
Адрес: 191186, С.-Петербург, наб. р. Мойки, 48, корп. 1, ауд. 406.

Часы работы: пн-пт с 10.00 до 18.00

 

Заведующий лабораторией — кандидат физико-математических наук, доцент Игорь Викторович Рыжов.

Область научных интересов: квантовая нелинейная оптика, физика твердого тела, теория сверхизлучения, теория групп.

 

Основные направления работы лаборатории физики электретов лежат в области:

  • квантовых нелинейных эффектов;
  • взаимодействия электромагнитного излучения с веществом, в том числе с бозе-эйнштейновским конденсатом разреженных газов.

 

Тематика исследований, выполнявшихся в текущем году:  

  • Фотонная отдача при рассеянии света на бозе-эйнштейновском конденсате разреженного газа.
  • Нелинейный оптический отклик двумерных суперкристаллов трехуровневых квантовых излучателей.

Основные результаты, полученные в текущем году:

  1. Теоретически проанализирован эффект фотонной отдачи при рассеянии света на бозе-эйнштейновском конденсате разреженного атомарного газа с учетом слабого межатомного взаимодействия. Основу подхода составляли связанные уравнения Гросса-Питаевского для конденсата и Максвелла для поля. Рассчитаны дисперсионные зависимости энергии и импульса отдачи, а также выявлено влияние слабой неидеальности конденсата на фотонную отдачу.
    Продемонстрировано хорошее согласие теории с экспериментом проводимым группой Кеттерле (Campbell et al., Phys. Rev. Lett. 94, 170403, 2005) по измерению импульса отдачи фотона в диспергирующей среде.
  2. Проводились теоретические исследования оптического отклика метаматериалов составленных из трёхуровневых квантовых излучателей (с Ξ-, Λ-, V-конфигурациями) на воздействие монохроматического внешнего поля, с учетом дефазировки состояний системы. Вторичное дипольное поле, действующее на произвольный излучатель со стороны всех остальных, вносит нелинейность в систему и приводит к появлению обратной связи, что ведет в свою очередь к экзотическим особенностям динамики исследуемых систем в целом (в разных режимах), таким как мультистабильность, периодические и апериодические автоколебания, а также динамический хаос. Кроме этого, наши результаты показывают, что в окрестности коллективного (экситонного) резонанса, исследуемые системы почти полностью отражают падающее поле, выступая, таким образом, в роли нелинейного зеркала нанометровой толщины.
    Полученные результаты позволяют рассматривать 2D суперкристаллы с таких позиций, как: полностью оптический переключатель, генератор ТГц импульсов (в автоколебательном режиме), генератор шума (в хаотическом режиме), а также бистабильное зеркало, что представляет платформу для полностью оптических нанотехнологий. Все эти свойства и эффекты позволяют надеяться, что рассматриваемые системы могут оказаться перспективными для приложений в области нанофотоники.

 

По результатам исследований опубликовано:

  1. Malyshev V. A., Zapatero P.A, Malyshev A.V., Malikov R. F., Ryzhov I. V. Nonlinear optical dynamics of a 2D semiconductor quantum dot super-crystal: Emerging multistability, self-oscillations and chaos (EXCON 2018). Journal of Physics: Conf. Series 1220 (2019) 012006 (doi:10.1088/1742-6596/1220/1/ 012006).

  2. Ryzhov I.V., Malikov R.F., Malyshev A.V., Malyshev V.A. Nonlinear optical response of a two-dimensional quantum-dot supercrystal: emerging multistability, periodic and aperiodic self-oscillations, chaos, and transient chaos// Physical Review A. 2019. Т. 100. № 3. С. 033820.

  3. Igor Ryzhov, Ramil Malikov, Andrei Malyshev, and Victor Malyshev. A monolayer of three-level quantum Λ-emitters: A perspective system from the viewpoint of nonlinear optical dynamics and nanophotonics // EPJ Web of Conferences 220, 02012 (2019).

  4. Davut Bayramdurdiyev, Ramil Malikov, Igor Ryzhov, and Victor Malyshev. Multistability and high reflectance of a mono-layer of three-level quantum emitters with a doublet in the excited state // EPJ Web of Conferences 220, 03004 (2019).

  5. Байрамдурдыев Д.Я., Маликов Р.Ф., Рыжов И.В., Малышев В.А. Нелинейная оптическая динамика и высокая отражательная способность монослоя трёхуровневых квантовых излучателей с дублетом в возбуждённом состоянии // ЖЭТФ, 2020, т.158, вып.2(8). – С. 269-281.

  6. P.Á. Zapatero, R.F. Malikov, I.V. Ryzhov, A.V. Malyshev, and V.A. Malyshev. Nonlinear optical response of a two-dimensional quantum dot supercrystal: Emerging multistability, periodic/aperiodic self-oscillations, and hyperchaos.

    АrXiv:1806.00387v1.

  7. I.V. Ryzhov, R.F. Malikov, A.V. Malyshev, and V.A. Malyshev. Quantum metasurfaces with periodic arrays of λ-emitters. АrXiv:2009.08284v1 [cond-mat.mes-hall] 17 Sep 2020.

  8. Ю. А. Аветисян, В.А. Малышев, Е.Д. Трифонов, “Фотонная отдача при рассеянии света на бозе-эйнштейновском конденсате разреженного газа,” ЖЭТФ 157, С. 454–460 (2020).

Участие в конференциях:

  1. Маликов Р.Ф., Рыжов И.В., Малышев А.В., Малышев В.А. Нелинейный оптический отклик монослоя Λ-излучателей: мультистабильность и автоколебания // VIII Международная конференция по фотонике и информационной оптике: Сборник научных трудов. М.: НИЯУ МИФИ, 2019. – С. 185-186.
  2. Маликов Р.Ф., Рыжов И.В., Малышев А.В., Малышев В.А. Нелинейная динамика суперкристалла трехуровневых λ-излучателей: теория и перспективы практического применения // IV Международная конференция по оптике неоднородных структур. Сборник научных трудов. Могилев: МГУ им. Кулеша, 2019. –C41-48.
  3. Маликов Р.Ф., Рыжов И.В., Малышев А.В., Малышев В.А. Нелинейный оптический отклик монослоя λ-излучателей: мультистабильность и автоколебания // В сборнике научных трудов: VIII Международная конференция по фотонике и информационной оптике, 2019. С. 185-186.
  4. Маликов Р.Ф., Рыжов И.В., Байрамдурдыев Д. Я., Малышев А.В., Малышев В.А. Нелинейная оптическая динамика двумерного суперкристалла полупроводниковых кванто¬вых точек: бистабильность, автоколебания и гиперхаос // Оптика и спектроскопия конденсированных сред: материалы XXV Междунар. науч. конф. (под науч. ред. В.А. Исаева, А.В. Лебедева) − Краснодар: Кубанский гос. ун-т, 2019. – C.130-134.
  5. Байрамдурдыев Д. Я., Маликов Р.Ф., Рыжов И.В., Малышев В.A., Нелинейный оптический отклик монослоя квантовых точек с дублетом в возбужденном состоянии: стационарный режим // В сборнике: Актуальные проблемы математического и технического знания: приоритетные молодежные исследования XXI веке: материалы Всероссийской (с международным участием) студенческой научно-практической конференции «Наука 2020». Уфа, 2019. – С. 54-59
  6. Байрамдурдыев Д.Я., Маликов Р.Ф., Рыжов И.В., Малышев В.А. Мультистабильность и высокая отражательная способность монослоя трёхуровневых квантовых излучателей с дублетом в возбуждённом состоянии // В книге: XIII международные чтения по квантовой оптике (IWQO — 2019). Сборник тезисов. Москва, 2019. – С. 264-267.
  7. Рыжов И.В., Маликов Р.Ф., Малышев А.В., Малышев В.А. Монослой квантовых излучателей с дублетом в основном состоянии: перспективная система с точки зрения нелинейной динамики и нанофотоники // В книге: XIII международные чтения по квантовой оптике (IWQO — 2019). Сборник тезисов. Москва, 2019. – С. 213-216.
  8. Байрамдурдыев Д.Я., Маликов Р.Ф., Рыжов И.В., Малышев В.А. Оптическая динамика монослоя квантовых излучателей V типа // IX Международная конференция по фотонике и информационной оптике: Сборник научных трудов. М.: НИЯУ МИФИ, 2019. – С. 175-176.
  9. Рыжов И.В., Маликов Р.Ф., Малышев А.В., Малышев В.А. Высокая отражательная способность и неустойчивости нелинейного оптического отклика монослоя трехуровневых квантовых излучателей с дублетом в основном состоянии// Сборник трудов XI Международной конференции «Фундаментальные проблемы оптики – 2019». Санкт-Петербург. 21-25 октября 2019 / Под ред.проф. С.А. Козлова. – СПб: Университет ИТМО, 2019. – 137-140 с.
  10. Ю. А. Аветисян, В.А. Малышев, Е.Д. Трифонов, “Энергия отдачи фотона в диспергирующей среде,” Материалы XXV международной конференции «Оптика и спектроскопия конденсированных сред», 22 – 28 сентября 2019г., КубГУ, Краснодар, С. 359 – 364.
  11. Рыжов И.В., Байрамдурдыев Д.Я., Маликов Р.Ф., Малышев В.А. Высокая отражательная способность и неустойчивости нелинейного оптического отклика монослоя трехуровневых квантовых излучателей с дублетом в возбужденном состоянии// Сборник трудов XII Международной конференции «Фундаментальные проблемы оптики – 2020». Санкт-Петербург. 19-23 октября 2020 / Под ред. проф. С.А. Козлова. – СПб: Университет ИТМО, 2020. – 142-144 с.
  12. Аветисян Ю.А., Малышев В.А., Трифонов Е.Д., “Энергия и импульс отдачи при рассеянии света на бозе-эйнштейновском конденсате разреженного газа” Сборник трудов XII Международной конференции «Фундаментальные проблемы оптики ФПО – 2020», Санкт-Петербург, 19 – 23 октября 2020г. ,С. 87 – 88.
  13. Ю. А. Аветисян, Е.Д. Трифонов, “Кинетика когерентных атомных «облаков» при рассеянии света на БЭК разреженного газа,” Материалы XXVI Международной конференции «Оптика и спектроскопия конденсированных сред», 19 – 23 октября 2020г., КубГУ, Краснодар, С. 113 – 119.
  14. Аветисян Ю.А., Малышев В.А., Трифонов Е.Д. “Энергия и импульс отдачи фотона в диспергирующей среде: теория и сравнение с экспериментом” Тезисы Международной конференции ФизикА.СПб, Санкт-Петербург, 19 – 23 октября 2020г.,С. 407 – 408, http://physica.spb.ru
  15. Ю. А. Аветисян, Е.Д. Трифонов, “Влияние потенциала ловушки на кинетику когерентных атомных «облаков» при рассеянии света на БЭК разреженного газа,” Принято оргкомитетом XXVII международной конференции «Оптика и спектроскопия конденсированных сред», 27 сентября – 2 октября 2021 г., КубГУ, Краснодар.

Использование результатов в учебном процессе:

Результаты научной работы лаборатории нелинейной квантовой оптики теоретического отдела НИИ физики используются для подготовки магистерских выпускных квалификационных работ и бакалаврских выпускных квалификационных работ

Лаборатория квантовой оптики и квантовой информатики

Руководитель лаборатории

Описание

Основные направления работы научной группы

В современных информационных технологиях электромагнитные волны используются как основной способ передачи информации. Передача сигнала в низкочастотном спектральном диапазоне вплоть до инфракрасного всегда происходит в присутствии теплового фона, описываемого распределением Планка, и всегда сопровождается зашумлением тепловыми флуктуациями поля. Уникальность использования оптического диапазона и света, как информационного носителя, в том, что тепловые флуктуации фактически отсутствуют в этом случае. Это допускает передачу информации с предельно допустимой чувствительностью, лимитированной лишь квантовой неопределенностью и, так называемым, квантовым шумом.

Квантовый шум связан с необратимыми потерями излучения при его преобразовании и, в частности, ограничивает использование заманчивой возможности квантовой физики в обеспечении полной защищенности информационного канала. Использование света в квантовых каналах передачи информации на удаленные расстояния или в оптическом квантовом компьютере сталкивается с серьезной проблемой, обусловленной нарастанием потерь. Решение проблемы требует создания надежных устройств записи микроскопических состояний света – квантовых регистров. Это составляет основу проблемы квантовой памяти и квантового интерфейса.

Лаборатория занимается изучением ряда физических явлений, предполагающих решение этой непростой проблемы.  Наиболее естественным объектом для отображения состояния света, например, его элементарной составляющей – фотона – представляется атом. Однако константа взаимодействия атомного электрона с электромагнитным полем невелика и использование одиночных атомов не столь эффективно. Можно добиться усиления эффекта взаимодействия, используя  много атомов (ансамбль) и коллимируя на него световой поток. Нами изучаются различные варианты систем квантового интерфейса между светом и атомными ансамблями.

Наша научная группа представляет коллектив единомышленников, имеющих многолетний опыт изучения сложных процессов, происходящих с атомами, в квантовой оптике и в квантовой информатике. Достижения коллектива представлены в публикациях в таких известных изданиях как Physical Review series, JOSA, Elsevier и др. изданиях. Наша научная деятельность поддержана рядом наград и грантов фондов РФФИ, INTAS, РКЦ «Сколково», благотворительного фонда «Династия» и рядом других программ. Мы являемся регулярными участниками международных конференций по лазерной физике, квантовой оптике и квантовой информатике, серий ICONO/LAT, CLEO/EQEC, DAMOP, PQE и LPHYS, организуемых в России, Европе и США. Наши выпускники работают на позициях пост-доков в ведущих университетах Европы.

Сотрудничество

Работа проводится в тесном сотрудничестве с экспериментальными группами

  • Лаборатория Кастлера-Бросселя (Париж, Франция)
  • Лаборатория атомной физики Университета Олд Доминион (Норфолк, США)
  • Лаборатория квантовых технологий и квантовой информации МГУ

Сайт лаборатории

Оптика. Достижения науки и техники :: Класс!ная физика


ДОСТИЖЕНИЯ НАУКИ И ТЕХНИКИ



Лазерное оружие на основе зеркал
Сейчас ведутся разработки новой системы из двух зеркал, которая, отражая высокоинтенсивный лазерный луч, сможет разрушать в будущем наземные цели и боеголовки . .. <<подробнее>>

Муха в очках
В Мюнхене представлена фотография, на которой изображена муха в очках. Окуляры являются настоящими и изображение сделано без использования фотомонтажа … <<подробнее>>

Свет сквозь атомы
Ученым удалось помощью фемтосекундных (одна квадралионная доля секунды) рентгеновских импульсов зафиксировать сверхбыстрое движение заряженных атомов в световом поле … <<подробнее>>

Фотоаппарат для водолазов
Объявлено о выпуске новой цифровой фотокамеры в водонепроницаемом корпусе, у которой уровень влагозащищенности позволит осуществлять съемку на глубине до 1,5 метров в течении 30 минут. .. <<подробнее>>

Очки для незрячих
У людей со зрительными нарушениями прикосновения очень важны. Но у этого чувства есть главный недостаток – оно «работает» только при контакте с объектом … <<подробнее>>

Паук ловит добычу при помощи света
Шёлковые вставки паутины отражают ультрафиолетовые лучи, а также голубую и зелёную составляющие дневного света, и мимикрируют под лепестки цветов…. <<подробнее>>

Подземный телескоп соединил Нью-Йорк и Лондон
Теперь можно впервые в истории запросто помахать друг другу рукой через океан или полюбоваться достопримечательностями британской столицы, стоя у Бруклинского моста . .. <<подробнее>>

«Ай-Под» — это огромная камера-обскура
Любой прогуливающийся по парку может заглянуть в «Ай-Под» и посмотреть на стену с изображением деревьев и людей, которое получается перевёрнутым … <<подробнее>>

Новая форма зрительного восприятия
Человек может воспринимать две характеристики света – цвет ( длину волны) и яркость. Третья же характеристика света – поляризация, нам недоступна. А вот креветке-богомолу дано видеть в окружающем мире нечто такое, что человеческому глазу недоступно … <<подробнее>>

Гравитационная лампа
Лампа-колонна освещает помещение благодаря гравитации. Она работает за счёт медленного сползания груза, раскручивающего ротор генератора… <<подробнее>>

Прозрачное зеркало
Создано стекло, которое может иметь как прозрачное, так и зеркальное состояние … <<подробнее>>

Инфракрасные волны определяют кариес
Инфракрасные волны, проходя сквозь зуб, позволяют выявить скрытый кариес и не причиняют вред человеку … <<подробнее>>

Самый мощный настраиваемый лазер
Лазер на свободных электронах произвёл инфракрасный луч мощностью 14,2 киловатта …. <<подробнее>>

Видеопроектор с кусочек сахара
Вместо миллиона зеркал в этом аппарате присутствует всего одно-единственное . .. <<подробнее>>

Плащ от дождя начинает светиться
Плащ, светящийся во время дождя, реагирует на воздействие воды … <<подробнее>>

Самый большой гибкий дисплей
Его толщина составляет менее 0,4 мм, диагональ — 10-дюймов, разрешение — 600х800, отображение четырех оттенков серого…. <<подробнее>>

Видеокамера в мячиках
Миниатюрную камеру размером с бейсбольный мячик, предназначенную для сотрудников ФБР, можно забросить куда угодно, а после удара о землю … <<подробнее>>

Бабочки и новые дисплеи
Хитиновое покрытие на крыльях бабочек толщиной всего в несколько десятков микрометров, уложенное как черепица на крыше, заставляет свет интерферировать и . ..<<подробнее>>

Камеры видят как мухи
Съемка в условиях недостаточной освещенности или при излишнем свете доставляет массу проблем, а вот мухи могут хорошо видеть в темноте и при ярком свете…. <<подробнее>>

Гадюки имеют «инфракрасное» зрение
Змеи обладают прекрасным «инфракрасным» зрением и распознают различия в температурах между бегущей мышью и окружающей средой с точностью до милликельвинов … <<подробнее>>

Собака «Баскервиллей»
Первая в мире одежда, которая может светиться подобно дисплею … <<подробнее>>

От рулетки к лазерному дальномеру
Cамый маленький лазерный дальномер размером с сотовый телефон умеет измерять расстояния в десятки метров с точностью до миллиметра … <<подробнее>>


Другие страницы по теме «Достижения науки и техники начала 21-го века»:

Механика
Оптика
Волны
Теплота
Космос
Электричество
Разное


ИНСТИТУТ ДИНАМИКИ ГЕОСФЕР РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (ИДГ РАН)


назад Сотрудники лаборатории

Коллектив сотрудников лаборатории «Атмосферной адаптивной оптики» входит в одну из 6-ти научных групп в мире, работающих в области разработки и изготовления адаптивных оптических систем для управления параметрами мощного лазерного излучения, а также компенсации искажений светового излучения в условиях атмосферной турбулентности для задач астрономии. Данной командой опубликовано более 40 научных работ за последние 5 лет, сделано большое количество докладов (пленарных и приглашённых) на различных международных конференциях. В коллективе создано семейство корректоров волнового фронта на базе деформируемых зеркал биморфного и актюаторного типа с апертурами до 250 мм, ряд датчиков волнового фронта типа Шака-Гартмана для исследования параметров лазерного излучения, гартманометры – приборы для тестирования качества оптических элементов с использованием датчика Шака-Гартмана, измерители параметра качества М2, диагностические широкоапертурные интерферометры. Разработано программное обеспечение для замкнутых адаптивных систем коррекции волнового фронта, реализованы различные алгоритмы оптимизации распределения интенсивности излучения, такие как алгоритм фазового сопряжения, алгоритм «восхождения на холм» и генетический алгоритм.

 

В настоящее время коллектив задействован в выполнении ряда проектов:

  • Совместный проект России, Японии и Франции: «Создание широкоапертурных зеркал для сверхмощного лазерного комплекса FIREX» (№4 от 26. 02.2015).
  • Совместный проект России, Германии, Австрии: ERA-RUS-14519 «Источники с активным сопряжением волокон для повышения надёжности систем фотонной квантовой связи»

За годы работы был накоплен значительный опыт успешного сотрудничества с ведущими научными центрами (институт им. Макса Планка, Гаршинг, Германия; институт им. Макса Борна, Берлин, Германия; университет Осака, Япония; лаборатории использования мощных лазеров (LULI), Палезо, Франция; Ливерморская национальная лаборатория им. Э. Лоуренса (LLNL), США; Лос-Аламосская национальная лаборатория (LANL), США; Национальный институт научных исследований (INRS), Монреаль, Канада; университет им. Лаваля, Квебек, Канада; ВНИИЭФ, Саров, Россия; ВНИИТФ, Снежинск, Россия, ИПФ РАН, Нижний Новгород, Россия и другие, всего более 50 научных лабораторий мира).

 

Основные направления исследований

  • Разработка моделей атмосферной турбулентности для случая сильных флуктуаций фазы.
  • Разработка стандартных и охлаждаемых гибких зеркал для коррекции аберраций непрерывного лазерного излучения.
  • Разработка быстрых адаптивных систем коррекции аберраций волнового фронта излучения, распространяющегося в условиях атмосферной турбулентности.
  • Разработка адаптивных систем для компенсации аберраций, возникающих в системах фотонной квантовой связи.
  • Разработка систем управления распределением интенсивности лазерного излучения методами адаптивной оптики.
  • Разработка моделей распространения лазерного изучения в оптически-неоднородных, рассеивающих средах.
  • Фокусировка лазерного излучения сквозь рассеивающую среду посредством измерения и компенсации аберраций при распространении излучения в оптически-неоднородных средах, включая рассеивающие среды

 

Сотрудники лаборатории

  • К.т.н. Самаркин Вадим Васильевич, ведущий научный сотрудник, e-mail: [email protected] ru
  • К.т.н. Мар Геннадий Наумович, старший научный сотрудник, e-mail: [email protected]
  • К.ф.-м.н. Рукосуев Алексей Львович, старший научный сотрудник, e-mail: [email protected]
  • К.т.н. Пустовалов Алексей Антонович, ведущий научный сотрудник, академик Международной термоэлектрической Академии, чл.-корр. Российской Академии естественных наук и Международной Академии холода.
  • К.ф.-м.н. Шелдакова Юлия Вячеславовна, ведущий научный сотрудник, e-mail: [email protected]
  • Никитин Александр Николаевич, научный сотрудник, e-mail: [email protected]
  • Александров Александр Георгиевич, научный сотрудник, e-mail: [email protected]
  • Галактионов Илья Владимирович, младший научный сотрудник, e-mail: [email protected]tiveoptics.ru
  • Топоровский Владимир Владимирович, аспирант, e-mail: [email protected] ru
  • Таржиманов Евгений Георгиевич, инженер

 

Список основных публикаций

  • Kudryashov A., Rukosuev A., Nikitin A., Galaktionov I., Sheldakova J. «Real-time 1.5 kHz adaptive optical system to correct for atmospheric turbulence», Opt. Express 28(25), pp. 37546-37552, 2020.
  • I. Galaktionov, J. Sheldakova, A. Nikitin, V. Samarkin, V. Parfenov, A. Kudryashov «Laser beam focusing through a moderately scattering medium using bimorph mirror», Optics Express 28(25), pp. 38061-38075, 2020.
  • А.А. Соловьев, А.В. Котов, С.Е. Перевалов, М.В. Есюнин, М.В. Стародубцев, А.Г. Александров, И.В. Галактионов, В.В. Самаркин, А.В. Кудряшов, В.Н. Гинзбург, А.П. Коробейникова, А.А. Кочетков, А.А. Кузьмин, А.А. Шайкин, И.В. Яковлев, Е.А. Хазанов, «Адаптивная система коррекции волнового фронта лазерного комплекса PEARL», Квантовая электроника, 2020, 50 (12), 1115–1122.
  • Rukosuev,A L et al. , «Smart adaptive optical system for correcting the laser wavefront distorted by atmospheric turbulence», Quantum Electronics50(8), pp. 707-709, 2020. doi: 10.1070/QEL17382.
  • V. V. Toporovsky, A. V. Kudryashov, V. V. Samarkin, A. L. Rukosuev, A. N. Nikitin, Yu. V. Sheldakova & O. V. Otrubyannikova, «Cooled Stacked-Actuator Deformable Mirror for Compensation for Phase Fluctuations in a Turbulent Atmosphere», Atmos Ocean Opt33, pp.584–590, 2020. doi: 10.1134/S102485602006024X
  • А. Лылова, Ю. Шелдакова, А. Кудряшов, В. Самаркин, «Формирование кольцевого и супергауссова распределений интенсивности лазерного излучения в дальней зоне с использованием биморфного зеркала», Квантовая электроника 48(1), сс.57-61, 2018.
  • A.Kudryashov, A.Rukosuev, V. Samarkin, I. Galaktionov, E. Kopylov, «Fast adaptive optical system for 1.5 km horizontal beam propagation», Proc. SPIE 10772, 2018.
  • V. Toporovsky, A. Skvortsov, A. Kudryashov, V. Samarkin, D. Pshonkin, «High spatial resolution bimorph deformable mirror for laser beam control», Proc. SPIE 10518, pp. 1051821, 2018.
  • I. Galaktionov, J. Sheldakova, A. Kudryashov, «Scattered laser beam control using bimorph deformable mirror», Proc. of 18th International Conference «Laser Optics 2018», pp. 186-186, 2018.
  • V.V. Toporovskiy, A.V. Kudryashov, V.V. Samarkin, P.N. Romanov, I.V. Galaktionov, «Stacked-actuator deformable mirror for high-power lasers», Proc. of 18th International Conference «Laser Optics 2018», pp. 94-94, 2018.
  • И.В.Галактионов, А.В.Кудряшов, Ю.В.Шелдакова, А.А.Бялко, Ж. Борсони, «Измерение и коррекция волнового фронта лазерного излучения в мутной среде», Квантовая электроника 47(1), сс.32-37, 2017
  • I.Galaktionov, A.Kudryashov, J.Sheldakova, A.Nikitin, «Laser beam focusing through the scattering medium by means of adaptive optics», Proc. SPIE 10073, pp. 100731L, 2017
  • A.Kudryashov, V.Samarkin, A.Alexandrov, G.Borsoni, T.Jitsuno, P.Romanov, J.Sheldakova, «Extremely large bimorph deformable mirror for high intense laser beam correction», Proc. SPIE 10084, pp. 1008408, 2017
  • I.Galaktionov, A.Kudryashov, J.Sheldakova, A.Nikitin, «The use of modified hill-climbing algorithm for laser beam focusing through the turbid medium», Proc. SPIE 10090, pp. 100901K, 2017
  • J.Sheldakova, A.Kudryashov, A.Lylova, V.Samarkin, A.Alexandrov, «Beam shaping by means of different wavefront correctors», Proc. SPIE 10090, pp. 100901S, 2017
  • V.Samarkin, A.Alexandrov, G.Borsoni, T.Jitsuno, P.Romanov, A.Rukosuev, A.Kudryashov, «Wide aperture piezoceramic deformable mirrors for aberration correction in high-power lasers», High Power Laser Science and Engineering 4, pp.e4, 2016
  • A.Kudryashov, V.Samarkin, A.Aleksandrov, G.Borsoni, T.Jitsuno, P.Romanov, J.Sheldakova, «Largest in the world bimorph deformable mirror for high-power laser beam correction», Proc. SPIE 9727, pp.97271I, 2016
  • J.Sheldakova, A.Kudryashov, A.Lylova, V.Samarkin, A.Rukosuev, «Problems of uniform focal spot formation by means of deformable mirror», Proc. SPIE 9727, pp.97271V, 2016
  • A.Nikitin, J.Sheldakova, A.Kudryashov, A.Lylova, I.Galaktionov, «Hartmannometer – device to measure optical elements», Proc. of CAOL-2016, pp.164-165, 2016
  • Венедиктов В.Ю., Венедиктов Д.В., Горелая А.В., Дмитриева А.Д., Дмитриев Д.И., Кудряшов А.В., Ловчий И.Л., Цветков А.Д., Шалымов Е.В., Шелдакова Ю.В., Шубенкова Е.В., «Исследование распространения и адаптивно-оптической коррекции лазерного пучка на изолированной от внешнего воздействия атмосферной трассе», Оптика атмосферы и океана, 29(11), сс.942-948, 2016
  • A.Kudryashov, A.Alexandrov, A.Rukosuev, V.Samarkin, «Extremely high power CO2 laser beam correction Chapter 11», pp.173-183, in Advanced Lasers, eds. O.Shulika, I.Sukhoivanov, Springer Press, Vol. 193, 2015
  • A.Kudryashov, A. Alexandrov, A.Rukosuev, V.Samarkin, P.Galarneau, S.Turbide, F.Chateauneuf, «Extremely high-power CO2 laser beam correction», Applied Optics 54(14), pp. 4352-4358, 2015
  • И.В.Галактионов, Ю.В.Шелдакова, А.В.Кудряшов, «Анализ аберраций лазерного излучения, прошедшего сквозь мутную среду», Квантовая электроника. 45(2), сс.143-144, 2015
  • В.В.Самаркин, А.Г.Александров, Т.Джитсуно, П.Н.Романов, А.Л.Рукосуев, А.В.Кудряшов, «Исследование широкоапертурного комбинированного деформируемого зеркала для мощного импульстного лазера на фосфатном стекле», Квантовая электроника. 45(12), сс.1086-1087, 2015
  • Рукосуев А.Л., Кудряшов А.В., Лылова А.Н., Самаркин В.В., Шелдакова Ю.В., «Адаптивная оптическая система для коррекции волнового фронта в реальном времени», Оптика атмосферы и океана, 28(2), сс.189-195, 2015
  • J.Sheldakova; A.Kudryashov; A.Lylova, «Formation of the desired light intensity distribution on the target with bimorph deformable mirror», Proc. SPIE 9343, pp.93430R, 2015
  • A.Lylova; A.Kudryashov; J.Sheldakova; G.Borsoni, «The real-time atmospheric turbulence modeling and compensation with the use of adaptive optics», Proc. SPIE 9617, pp.961706, 2015
  • I.Galaktionov; A.Kudryashov; J.Sheldakova; A.Byalko; G.Borsoni, «Laser beam propagation and wavefront correction in turbid media», Proc. SPIE 9617, pp.96170D, 2015

 

Оптика . Античная наука

Оптика была тем разделом физики, который уже в древности подвергся процессу математизации и получил очертания научной дисциплины в нашем понимании. Во избежание недоразумений надо оговориться, что греки придавали термину «оптика» более узкое значение, чем мы: для них это была наука о зрении. Затем они различали катоптрику — науку об отражении лучей от зеркальных поверхностей, скенографию, включавшую не только прикладные вопросы, связанные с изготовлением театральных декораций, но и учение о перспективе вообще, и, наконец, диоптрику — учение об оптических измерениях. Явление преломления света также было хорошо известно грекам, но его детальное изучение началось относительно позднее, причем его включали либо в оптику, либо в катоптрику.

О взглядах древних философов на природу зрения говорилось при изложении соответствующих учений, Аристотель сделал важный шаг, предположив, что видимые нами предметы действуют на глаз через промежуточную среду. Эту среду, которой может быть и воздух, и вода, и многие из твердых тел, Аристотель назвал «прозрачным» (diaphanes). Свет есть как бы актуализация такого «прозрачного»; там же, где оно существует только в возможности, бывает тьма. Цвет предмета является движущим началом для актуально прозрачной среды; этот цвет изменяет «прозрачное» таким образом, что оно начинает действовать на глаз. Бесцветные предметы не вызывают такого действия и потому не могут быть восприняты зрением. Видимые нами цвета представляют собой сочетания, в различных пропорциях, двух основных цветов — белого и черного. О механизме образования зрительного образа в глазу Аристотель ничего не говорит, хотя строение глаза было ему в общих чертах известно.

Значение теории Аристотеля состояло прежде всего в том, что в ней была подчеркнута роль промежуточной среды, находящейся между видимым предметом и глазом. Объединение этой теории со взглядами атомистов было произведено в учении Стратона, согласно которому цвета отделяются от тел (подобно демокритовским «образам»), и соответственно окрашивают среду, которая уже затем действует на глаз.

Любопытное предвосхищение волновой концепции света мы обнаруживаем в физическом учении стоиков. Точка зрения стоиков на природу зрения сводится вкратце к следующему. От души, состоящей из «пневмы», отделяется «зрительная пневма», попадающая в зрачок и являющаяся причиной возникновения своего рода волн, распространяющихся в пределах конуса, вершина которого находится в зрачке. Ударяясь о предмет, волны возвращаются к глазу и производят на него давление, обусловливающее возникновение зрительных ощущений. Этот процесс происходит лишь в освещенном воздухе: темный воздух оказывает волнам настолько большое сопротивление, что они не могут в нем распространяться.

В эпоху поздней античности новых идей в данной области не возникло. Зато геометрическая оптика достигла больших успехов именно в эпоху поздней античности. Основные закономерности отражения света были известны уже Платону. Аристотель формулирует закон отражения практически в той форме, в какой мы знаем его теперь. Наиболее древний дошедший до нас трактат но оптике приписывается Евклиду; в нем он придерживается старых пифагорейских представлений о том, что зрение осуществляется с помощью зрительных лучей, прямолинейно распространяющихся из глаза и как бы ощупывающих предмет. Эти представления, однако, были достаточны для вывода основных положений геометрической оптики и теории перспективы. Фактически «Оптика» Евклида является трактатом по теории перспективы. Законы перспективы выводятся им из четырнадцати исходных положений, являющихся результатом оптических наблюдений. На закон отражения Евклид ссылается, как на нечто уже известное: он говорит, что этот закон доказывается в его «Катоптрике».

«Катоптрика» Евклида до нас не дошла; приписывавшийся этому автору текст под таким заглавием является, вероятно, позднейшей компиляцией. По-видимому, уже в древности это сочинение было оттеснено на второй план объемистой «Катоптрикой» Архимеда (теперь также утерянной), содержавшей строгое изложение всех достижений греческой геометрической оптики. Сам Архимед был не только теоретиком оптики, но и мастером оптических наблюдений, о чем свидетельствует описанная им методика измерения видимого диаметра Солнца (см. раздел астрономии).

Дальнейшие успехи греческой оптики связаны с именами Герона и Птолемея и будут рассмотрены ниже.

Иглы-невидимки: ученые разработали способ маскировки наносенсоров для оптики и биомедицины

Международная научная группа, состоящая из ученых НИТУ «МИСиС» и Политехнического университета Турина, разработала модель нового метаматериала, который позволит повысить точность работы наносенсоров в оптике и биомедицине за счет маскировки их от внешнего излучения. Статья о результатах исследования опубликована в журнале Scientific Reports издательского дома Nature.

Разработка модели нового метаматериала, маскирующего наносенсоры, проводится в рамках российско-итальянского проекта ANASTASIA (Advanced Non-radiating Architectures Scattering Tenuously And Sustaining Invisible Anapoles), цель которого — смоделировать, а затем и воссоздать такой метаматериал, который бы позволил делать объекты невидимыми на наноуровне во всех волновых диапазонах.

Развивая международное сотрудничество, ученые НИТУ «МИСиС» активно участвуют в научных коллаборациях с ведущими университетами мира. Еще одним шагом в укреплении тесных связей с зарубежными вузами стал совместный проект с Политехническим университетом Турина, начавшийся в 2017 году, — отметила ректор НИТУ «МИСиС» Алевтина Черникова. — Научно-исследовательские работы ведуться на средства гранта в рамках Программы международного сотрудничества. С российской стороны научную группу возглавляет доцент лаборатории сверхпроводящих метаматериалов, к. т.н. Алексей Башарин«.


«Скрыть большой объект на самом деле проще, чем маленький, — рассказывает аспирантка лаборатории „Сверхпроводящие метаматериалы“ НИТУ „МИСиС“ и главный автор статьи Анар Оспанова. — Существуют различные техники камуфляжа и стелс-технологий. Но когда мы имеем дело с наноразмерными объектами — например, иглами-сенсорами в биомедицине или физике, ситуация усложняется. Обычно наносенсоры соизмеримы исследуемым объектам, поэтому, попадая в среду, очень сильно на нее влияют — изменяют давление в ней, рассеивают излучение, и становится трудно понять, где характеристики иглы, а где — самого объекта. Мы решили „спрятать“ излучение от наносенсоров и таким образом повысить точность их работы».

Основной элемент смоделированного учеными метаматериала — метамолекула, состоящая из четырех цилиндров-диэлектриков из танталата лития — LiTaO3 — радиусом 5 мкм. Образуя своего рода оболочку для наносенсора, диэлектрики взаимодействуют с излучением, и возникает так называемое состояние анаполя — неизлучающего рассеивателя. (рис. 1). В результате объект становится невидимым для внешнего наблюдателя (рис. 2 c). По отдельности все элементы — наносенсор и диэлектрики — рассеивают излучение и сильно искажают картину электрического и магнитного полей (рис. 2 а, b).

Для расчетов был использован металлический проводник радиусом 2.5 мкм, имитирующй наносенсор и обладающий очень высоким волновым рассеиванием, что позволило провести расчеты для максимально возможного уровня излучения. Моделирование проходило в терагерцовом диапазоне, между инфракрасным и сверхвысокочастотным диапазонами.

В качестве материала метамолекулы ученые использовали LiTaO3 — танталат лития, хотя в зависимости от сферы применения можно применять и другие материалы. В нанооптике, например, можно будет работать с кремнием и германием.

По словам руководителя проекта ANASTASIA со стороны НИТУ «МИСиС», доцента Алексея Башарина, у созданного метаматериала есть перспективы применения в биомедицине, например, за счет использования в качестве оболочки совместимого с человеческим организмом хлорида калия.

«Есть ряд случаев, когда нужно сделать так, чтобы объект не взаимодействовал со светом — например, при доставке лекарств на наноуровне. Наша конечная цель — создать метамолекулу, в которой рассеяние от объекта и его оболочки будут встречаться, нейтрализуя друг друга и делая объект невидимым в соответствующем волновом диапазоне», — Алексей Башарин.

Следующий этап исследования — экспериментальное создание предложенной структуры в лабораторных условиях — запланирован на осень 2018 года.

На данный момент накоплен опыт создания материалов и предметов, прозрачных для очень узкого диапазона излучения и скрывающих объекты только под определенным углом. Задача, которую ставят перед собой участники проекта ANASTASIA, состоит в том, чтобы обобщить опыт создания таких структур и разработать теорию, при помощи которой можно будет смоделировать, а затем и создать метаматериалы, скрывающие объекты под любым углом и в широком диапазоне.

молекулярных выражений: наука, оптика и вы


Содержание

«Наука, оптика и ты» — это пакет учебных программ по естественным наукам, разрабатываемый для учителей, учащихся и родителей. Эти занятия предназначены для поощрения задавания и ответов на вопросы, связанные со светом, цветом и оптикой. Программа начинается с базовой информации о линзах, тенях, призмах и цвете, а затем переходит к использованию сложных инструментов, которые ученые используют, чтобы помочь им понять мир.Цель курса «Наука, оптика и вы» состоит в том, чтобы учащиеся приобрели навыки, с помощью которых они могут проводить микроскопический анализ различных образцов различными способами. Используйте приведенные ниже ссылки для перехода к рекомендуемым подразделам этого веб-сайта.

Временная шкала оптики — Краткое изложение важных событий в оптике, микроскопии, астрономии и физике света и цвета. Охватывая период от предыстории до начала двадцать первого века, хронология помещает каждое открытие, изобретение, теорию и разработку в более широкий контекст мира и его истории.Узнайте, когда впервые наблюдали комету Галлея, как Христофор Колумб заставил луну погаснуть и кто на самом деле изобрел лампочку.

Пионеры оптики — С первых дней в Александрии, когда Евклид описал законы отражения в Optica , наука об оптике очаровывала и бросала вызов самым блестящим умам общества. Одни позволили добраться до звезд, а другие открыли микроскопическое царство на Земле.Дань этим героям воздается через краткие биографии, в которых признаются их огромные достижения и то, как они повлияли на цивилизацию.

Свет и цвет — Свет представляет собой сложное явление, которое классически объясняется простой моделью, основанной на лучах и волновых фронтах. Раздел «Свет и цвет» книги «Наука, оптика и вы» исследует многие аспекты видимого света, начиная с введения в электромагнитное излучение и заканчивая восприятием цвета и характеристиками линз.

Музей микроскопии — Микроскопы, впервые изобретенные более четырех веков назад, за прошедшие годы претерпели множество изменений. Музей микроскопии молекулярных экспрессий — это историческое исследование красивых и функциональных инструментов. Примеры варьируются от рудиментарных голландских моделей шестнадцатого века до великолепно украшенных микроскопов Европы восемнадцатого и девятнадцатого веков и до новейших моделей с микропроцессором.

Ресурсы по оптике в Интернете . Набор ссылок на другие образовательные веб-сайты, посвященные оптике, микроскопии и астрономии, можно использовать для поиска дополнительной информации.Ресурсы предоставляют множество интересных данных, например, как напрямую обратиться к микроскописту с вопросом, как отправиться в микронавтическое приключение и как посетить зоопарк микробов.

Интерактивные учебные пособия по Java . Множество интерактивных учебных пособий по Java демонстрируют сложные концепции оптики и физики света и цвета, обеспечивая практический подход к обучению оптике. Пользователи могут виртуально управлять призмами, тенями, микроскопами и даже луной, что позволяет им лучше понять, как устроен мир, развлекаясь и обучаясь в своем собственном темпе.

Степени числа 10 . Этот интерактивный учебник по Java дает новый взгляд на относительный размер всего во Вселенной. Начиная с Млечного Пути в 10 миллионах световых лет от Земли, учебник перемещается в пространстве в последовательных порядках величины. Достигнув высокого дуба в Таллахасси, штат Флорида, учебник переходит в микроскопический мир, который раскрывает внутреннюю структуру одного листа и, наконец, углубляется в субатомную вселенную электронов и протонов.

Цифровой микроскоп Olympus MIC-D — Компания Olympus открыла двери в новую эру в обучении оптической микроскопии, представив инвертированный цифровой микроскоп MIC-D. Этот универсальный микроскоп, разработанный специально для широкого спектра применений, от базового обучения в классе до более сложных лабораторных анализов, обладает набором методов усиления контраста, которые могут конкурировать со многими инструментами исследовательского уровня.

Ресурсы для учителей — Инструкции и справочная информация для занятий в классе по изучению света, оптики и цвета включены в это онлайн-руководство. Каждая запись содержит полезную информацию с описанием навыков, которые будут использовать учащиеся, приблизительное количество времени, которое потребуется для выполнения задания, а также советы по проведению обсуждения. При необходимости упражнения можно легко изменить, чтобы они соответствовали любому учебному плану или стилю.

Занятия для учащихся — Свет, оптика и цвет могут быть изучены с помощью этих заданий, написанных преподавателями при участии ученых, исследователей, студентов и учителей.Проекты разнообразны и предназначены для того, чтобы побудить учащихся получить представление о новых областях, одновременно тренируя ряд других навыков, таких как анализ, творчество и общение.

Исходный материал — Учебник по микроскопии Molecular Expressions представляет собой расширенную серию руководств по основам оптической микроскопии, микрофотографии, цифровой визуализации и специализированным методам микроскопии. Информация может выступать либо в качестве справочного материала, либо в качестве прочной основы для исследований более высокого уровня.

Компьютерный микроскоп Intel Play QX3 — Компьютерный микроскоп Intel Play QX3 был разработан в результате творческого партнерства между Intel и Mattel. Вместе они объединили креативный дизайн, современные видеоизображения и компьютерные технологии, чтобы позволить студентам и ученым-любителям исследовать микроскопическое царство, делать снимки, снимать фильмы и проводить исследования в режиме замедленной съемки простым щелчком мыши. .

Симулятор Java для микроскопа QX3 . Знакомство с оборудованием является важным компонентом успешной микроскопии.Этот интерактивный Java-симулятор микроскопа QX3 функционирует так же, как и настоящий, и содержит подробные инструкции и пояснения, которые делают обучение использованию прибора увлекательным и легким.

Галереи микроскопов QX3 — Используя передовые методы усиления контраста с невероятным микроскопом QX3, можно получать впечатляющие изображения. В этих галереях интересно смотрятся даже самые обычные предметы. Демонстрируются различные методы, включая проходящее и отраженное светлое поле, темное поле, освещение Райнберга и поляризованный свет.

Вопросы или комментарии? Отправить нам письмо.
© 1995-2022 автор Майкл В. Дэвидсон, Центр интеграции исследований и обучения, и Университет штата Флорида. Все права защищены. Никакие изображения, графика, программное обеспечение, сценарии или апплеты не могут быть воспроизведены или использованы каким-либо образом. без разрешения правообладателей. Использование этого веб-сайта означает, что вы соглашаетесь с юридическими условиями, изложенными владельцами.
Этот веб-сайт поддерживается нашей командой

Graphics & Web Programming Team
. в сотрудничестве с Optical Microscopy в
Национальной лаборатории сильного магнитного поля.
Последнее изменение пятница, 13 ноября 2015 г., 14:18
Число обращений с 24 декабря 1999 г.: 837247
Посетите сайты наших партнеров в сфере образования:

молекулярных выражений: наука, оптика и вы: свет и цвет


Свет и цвет

Свет — сложное явление, которое классически объясняется простой моделью, основанной на лучах и волновых фронтах. Раздел о свете и цвете Molecular Expressions Science, Optics & You исследует многие аспекты видимого света, начиная с введения в электромагнитное излучение и заканчивая восприятием цвета и характеристиками линз. Каждый раздел, описанный ниже, представляет собой независимый трактат об ограниченном аспекте света и цвета.

Электромагнитное излучение . Свет, видимый невооруженным глазом, является лишь небольшой частью большого семейства волнообразной энергии, известной как электромагнитное излучение .Термин происходит от характерных электрических и магнитных свойств, общих для всех форм электромагнитного излучения, которое включает в себя все, от высокочастотных гамма-лучей до рентгеновских лучей, ультрафиолетового света, инфракрасного излучения и микроволн до очень низкочастотных радиоволн.

Частота и длина волны света — Поскольку энергия фотонов зависит от энергии исходных электронов, очень высокочастотное электромагнитное излучение, такое как гамма-лучи, рентгеновские лучи и ультрафиолетовый свет, имеют очень короткие длины волн и, следовательно, много энергии. С другой стороны, низкочастотное излучение, такое как видимое, инфракрасное, микроволновое и радиоволны, имеет большую длину волны, но, соответственно, более низкую частоту и энергию.

Источники видимого света — В повседневной жизни большинство людей сталкиваются с небольшим количеством источников видимого света. Например, когда вы выходите на улицу, подавляющее большинство видимого света исходит от солнца, которое также излучает много других частот излучения, которые не попадают в видимый диапазон.Однако внутри видимый свет в основном исходит от искусственных источников, чаще всего от люминесцентных или вольфрамовых приборов.

Отражение света — Отражение света и других форм электромагнитного излучения происходит, когда волны сталкиваются с границей, которая не поглощает энергию излучения, а вместо этого отражает волны от своей поверхности. В таких случаях входящая световая волна называется падающей волной , а волна, которая отражается от поверхности, называется отраженной волной .

Преломление света Преломление или искривление света происходит при переходе света из одной среды в другую среду с другим показателем преломления . Преломление — важная характеристика линз, позволяющая им сфокусировать пучок света в одной точке, а также отвечающая за множество известных явлений, таких как кажущееся искажение объектов, частично погруженных в воду.

Дифракция света — Обычно считается, что свет всегда движется по прямой линии, но в действительности световые волны имеют тенденцию огибать близлежащие барьеры, распространяясь в процессе.Это явление известно как дифракция и происходит, когда световая волна проходит через угол или через отверстие или щель, размер которых приблизительно равен или даже меньше длины волны этого света.

Поляризация света — Естественный солнечный свет и большинство форм искусственного освещения пропускают световые волны, векторы электрического поля которых колеблются одинаково во всех плоскостях, перпендикулярных направлению распространения. Однако, когда их векторы электрического поля ограничены одной плоскостью посредством фильтрации, тогда свет поляризован на по отношению к направлению распространения.

Интерференция — Когда масляная пленка, плавающая поверх водоема, отражает свет, кажется, что волшебным образом появляется кружащаяся масса цветов. И все же, несмотря на то, что такое зрелище видели многие, мало кто понимает, что причиной этого странного явления является интерференция световых волн. Простой мыльный пузырь — еще один распространенный пример интерференции, отражающий множество красивых цветов при освещении естественными или искусственными источниками света.

Оптическое двойное лучепреломление — Когда свет попадает на оптическую ось анизотропных кристаллов, он действует аналогично его взаимодействию с изотропными кристаллами, проходя через них с одной скоростью.Однако, когда свет попадает на неэквивалентную ось, он преломляется в два луча, каждый из которых поляризован так, что они движутся с разными скоростями, а направления их колебаний ориентированы под прямым углом друг к другу. Это явление называется « двойное » или « bi » преломление и наблюдается в большей или меньшей степени во всех анизотропных кристаллах.

Цветовая температура . Концепция цветовой температуры основана на соотношении между температурой теоретического стандартизированного материала, называемого излучателем черного тела , и распределением энергии излучаемого им света по мере того, как излучатель нагревается до все более высоких температур. .Это особенно важно в области фотографии, где пленочные эмульсии должны быть тщательно сбалансированы для точной передачи цвета при использовании различных источников света.

Первичные цвета — Цвета красный, зеленый и синий классически считаются первичными цветами , потому что они являются основными для человеческого зрения. Все другие цвета спектра видимого света могут быть получены путем правильного добавления различных комбинаций этих трех цветов. Кроме того, добавление равного количества красного, зеленого и синего света дает белый свет, и поэтому эти цвета также часто описываются как основных аддитивных цветов.

Фильтрация света — Большинство естественных и искусственных источников света излучают широкий диапазон длин волн, покрывающий весь спектр видимого света. Однако часто желательно производить свет с ограниченным спектром длин волн. Этого легко добиться с помощью специальных фильтров, пропускающих некоторые длины волн и выборочно поглощающих или отражающих нежелательные длины волн.

Человеческое зрение и цветовосприятие — Человеческое зрение представляет собой сложный процесс, который до конца еще не изучен, несмотря на сотни лет изучения и исследований.Сложный физический процесс визуализации чего-либо включает почти одновременное взаимодействие глаз и мозга через сеть нейронов, рецепторов и других специализированных клеток.

Знакомство с линзами . Термин линза применяется к куску стекла или прозрачного пластика, обычно круглой формы, который имеет две поверхности, отшлифованные и отполированные особым образом, предназначенные для схождения или расхождения линз. свет.Двумя наиболее распространенными типами линз являются вогнутые линзы и выпуклые линзы .

Свет и цвет. Учебники по Java. . Сложные концепции физики света и науки об оптике намного легче понять с помощью интерактивных учебных пособий, демонстрирующих различные аспекты задействованных принципов. Эти учебные Java-апплеты исследуют широкий спектр концепций света, цвета и оптики.

Соавторы

Мортимер Абрамовиц — Olympus America, Inc., Two Corporate Center Drive., Мелвилл, Нью-Йорк, 11747.

Шеннон Х. Нивз , Брайан О. Флинн , Кирилл И. Чуриуканов , и Майкл В. Дэвидсон — Национальная лаборатория сильного магнитного поля, 1800 г. Ист Пол Дирак Доктор, Университет штата Флорида, Таллахасси, Флорида, 32310,


НАЗАД В НАУКУ, ОПТИКУ И ВАС

Вопросы или комментарии? Отправить нам письмо.
© 1998-2022 автор Майкл В.
Дэвидсон и Государственный университет Флориды. Все права защищены. Никакие изображения, графика, сценарии или апплеты не могут быть воспроизведены или использованы каким-либо образом без разрешения владельцев авторских прав. Использование этого веб-сайта означает, что вы соглашаетесь со всеми правовыми положениями и условиями, изложенными владельцами.
Этот веб-сайт поддерживается нашей командой

Graphics & Web Programming Team
. в сотрудничестве с Optical Microscopy в
Национальной лаборатории сильного магнитного поля.
Последнее изменение: пятница, 13 ноября 2015 г., 14:18
Количество обращений с 10 марта 2003 г.: 195704
Посетите сайты наших партнеров в сфере образования:

Свет и оптика

Свет и оптика

ТЕНИ — Как распространяется свет?

ОТРАЖЕНИЕ — Как свет отражается на плоском зеркале?

ПРЕЛОМЛЕНИЕ — Как свет преломляется (искажается)?

ВОГНУТЫЕ ЗЕРКАЛА — Как они работают? Кто их использует?

ЛИНЗЫ — Как толщина линз влияет на фокусное расстояние?

                — Каковы их характеристики? Что такое фокусное расстояние?

ДОБАВЛЕНИЕ СВЕТЛЫХ ЦВЕТОВ — Какие цвета получаются при добавлении двух или трех цветов?

ВЫЧИТАНИЕ ЦВЕТА СВЕТА — Как проявляется цвет различных объектов при просмотре через различные цвета фильтров?

ОПТИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ — Можете ли вы спроектировать и построить такие оптические устройства, как: телескоп-рефлектор, телескоп-рефрактор, микроскоп, калейдоскоп, спектрометр или перископ?

Почему

. .. небо голубое?

… бывают закаты такие красочные?

… могут ли животные видеть в темноте?

… океан кажется голубым?

…светлячки светятся?

… светятся ли вещи в темноте?

… могут ли лазеры прорезать сталь, но быть достаточно безопасными для глаз?

Как работают такие вещи, как камеры, микроскопы, бинокли?

Хороший общий сайт для понимания оптики.

Интерактивная Java — некоторые из них очень хороши, также есть короткие обучающие программы

Здесь можно найти много великих иллюзий.

У вас есть идеи, как сделать цветные тени?

Хороший сайт для того, чтобы попробовать все самому.

Всех интересуют оптические иллюзии.Заглянуть! Полный иллюзий, стерограммы и многое другое.

На этом сайте есть список нескольких сайтов, на которые вы можете зайти, чтобы проверить свет.

ПРОСТО НАЖМИТЕ НА ОДНУ ИЗ ТЕМ.

   Что такое свет?       

К электромагнитному спектру, цвету и волнам с.2

Вот еще несколько очень хороших сайтов. Обязательно посмотрите.

Посмотреть PowerPoint Презентация

Уилл Ричардс

Что такое свет?   Свет есть везде и позволяет нам получать информацию об окружающем мире.Свет исходит из многих источников, таких как огонь, лампочки, светлячки и, конечно же, солнце. Представьте, что вы живете в мире без солнечного света — в мире тьмы (никакие растения не растут, поэтому нет урожая для людей или пищи для животных, нет солнечного тепла — возможно, это замороженный бесплодный мир). По правде говоря, свет — это единственное, что мы можем видеть; но что это?

Свет — это форма лучистой энергии , которую вы можете обнаружить своими глазами. Энергия света исходит из химической энергии, электрической энергии и ядерной энергии.Это комбинация электрической и магнитной энергии, которая распространяется очень и очень быстро. По оценкам, он движется со скоростью примерно 300 000 км в секунду. Он может проходить сквозь все, что является прозрачным , как бы проходит через полупрозрачные объекты (матовое окно), но не проходит через 90 90 9015 такие непрозрачные объекты, как кирпич 90 стена.
Существует два типа света: светящиеся — объекты, излучающие свой собственный свет (солнце) и не светящиеся — объекты, которые не выделяют свет (фонарик выключен)
Свет состоит из фотонов, очень маленьких частиц энергии. Когда эти фотоны движутся или свет движется, он движется по прямым линиям, но небольшими волнами. Примером может быть бросок камешка в пруд. Образующаяся рябь (небольшие волны) распространяется по прямой линии от источника, гальки. Свет разделяет характеристики как частиц, так и волн.
Примеры источников света :

Урок 1: Отражение и его значение

Урок 2: Формирование изображения в плоских зеркалах

Урок 3: Вогнутые зеркала

Урок 4: Выпуклые зеркала

Copyright 2005, bj Все права защищены.

Оптика — Передовые научные новости

Исследователи используют лазерную кисть для создания миниатюрных шедевров

от Advanced Science News | 20 апреля 2021 г. | Оптика, Физика

Новая техника создает цвет на металле, который можно менять, стирать и переписывать.

Полимеры для щеток для бутылок создают радугу структурных цветов

Ульрике Каушер Пинто | 15 апреля 2021 г. | Оптика, наука о полимерах

Исследователи создали новый и элегантный способ производства наноструктурированных микрочастиц, позволяющий получить яркую палитру цветов с помощью одной полимерной кисти.

Мерцающие тени тонкого скелета клетки

от Advanced Science News | 8 февраля 2021 г. | Оптика

Новый метод с беспрецедентным разрешением позволяет исследователям визуализировать динамические и неуловимые механизмы, лежащие в основе важнейших биологических процессов, таких как деление клеток.

Высокопроизводительный путь к компьютерному оптоэлектронному экранированию полупроводников

Авторы WIREs | 16 июля 2020 г. | Оптика

Высокопроизводительный компьютерный скрининг материалов оказывается эффективным путем к разработке оптоэлектронных полупроводников.

Впервые разработан искусственный глаз с трехмерной сетчаткой

Киран О’Брайен | 12 июня 2020 г. | Интеллектуальные системы и робототехника, оптика

Ученые из Гонконгского университета науки и технологий создали искусственный глаз, намного превосходящий все современные.

Исследователи зафиксировали самую высокую в мире скорость интернета с помощью одного оптического чипа

Виктория Корлесс | 26 мая 2020 г. | Компьютерные науки, оптика

Поскольку то, как мы работаем, общаемся и живем, становится все более цифровым, что обеспечивает более высокую скорость Интернета и пропускную способность при использовании существующих инфраструктур, обещает новый рассвет цифровой эпохи.

Жидкокристаллические пленки, меняющие цвет, для современных оптических устройств

от Advanced Science News Video | 23 апреля 2020 г. | Оптика

Исследователи разрабатывают легко масштабируемый метод изготовления холестерических жидкокристаллических эластомерных пленок.

Бережная лазерная обработка перовскитов на наноуровне

Виктория Корлесс | 23 апреля 2020 г. | Энергетика, микро-/нанотехнологии, оптика, датчики

Ученые разработали метод точной, быстрой и качественной лазерной обработки галогенидных перовскитов, перспективных светоизлучающих материалов для солнечной энергетики, оптической электроники и метаматериалов.

Складная и моющаяся люминесцентная пленка для лучшей визуализации инфракрасного излучения

Виктория Корлесс | 10 апреля 2020 г. | Микро-/нанотехнологии, оптика, датчики

Датчики и дисплеи ближнего инфракрасного диапазона, разработанные на основе максимальной эффективности оптического преобразования длины волны.

С нетерпением ждем новых разработок в области умных контактных линз

Валентина Ломбардо | 17 февраля 2020 г. | Оптика, технологии

Следующее поколение контактных линз направлено на решение текущих проблем, таких как сухость и зуд глаз.

Адаптивная оптика для науки о зрении: принципы, практика, дизайн и приложения

Предисловие XVII

Благодарности XXI

Вкладчик XXI

XXIII

Часть Одно Введение 1

1 Разработка адаптивной оптики в области зрения Наука и офтальмология 3
David R. Williams and Jason Porter

1.1 Краткая история коррекции аберраций человеческого глаза 3

1.1.1 Коррекция зрения 3

1.1.2 Визуализация сетчатки 5

1.2 Применение адаптивной оптики для коррекции зрения 9

06

06

06 1.2.2. Визуализация сетчатки глазаBueno, Antonio Guirao, and Pedro M. Prieto

2.1 Введение 33

2.2 Расположение монохроматических аберраций в глазу 34

2.3 Временные свойства аберраций: аккомодация и старение 40

2.3.1 Эффект влияния Их коррекция 40

2.3.2 Старение и аберрации 42

2.4 Хроматические аберрации 43

2.4.1 Продольные хроматические аберрации 44

2.4.2 Поперечные хроматические аберрации 45

2.4.3 Взаимодействие монохроматических и хроматических аберраций 45

2.5 Внеосевые аберрации 46

2.5.1 Периферическая рефракция 47

2.5.2 Монохроматические и хроматические внеосевые аберрации 48

5 Аберрации оси 51

2.6 Статистика аберраций в нормальных популяциях 52

2. 7 Эффекты поляризации и рассеивания 53

2.7.1 Влияние поляризации на аберрации глаза 53

2.7.2 Внутриглазное разброс 55

3 Ощущение волнового фронта и диагностическое использование 63
Geunyoung Yoon

3.1 Датчики волн для глаз 63

3.1.1 пространственно разрешены рефрактометр 65

3.1.2 Отслеживание лазерного луча 65

3.1 .3 Датчик волнового фронта Шака-Хартмана 66

3.2 Оптимизация датчика волнового фронта Шека-Хартмана 68

3.2.1 Количество линз в сравнении с количеством коэффициентов Цернике 68

3.2.2 Компромисс между динамическим диапазоном и чувствительностью измерения 71

3.2.3 Фокусное расстояние матрицы линз 73

3.2.4 Увеличение динамического диапазона датчика волнового фронта без потери чувствительности измерения 74

3.3 Калибровка датчика волнового фронта 75

3.3.1 Алгоритм реконструкции 76

3.3.2 Системные аберрации 77

3.4 Резюме 79

4 Корректор волнового фронта для науки о зрении 83
Nathan Doble and Donald T. DobleMiller

4.1 Введение 83

4.1 Введение 83

4.2 Основные компоненты системы AO 84

4.3 Обработки волновых фронтов 86

4.4 Обработки волновых фронтов, используемые в науке зрения 88

4.4.1 Макроскопический дискретный привод деформируемые зеркала 89

4.4.2 жидкость Кристаллические пространственные модуляторы света 90

4.4.3 Биморфные зеркала 91

4.4.4 Микроэлектромеханические системы 92

4.5 Прогнозы рабочих характеристик для различных типов корректоров волнового фронта 95

4.5.1 Описание двух больших популяций 98

4.5.2 Требуемый ход корректора 99

4.5.3 Деформируемые зеркала с дискретным приводом 101

4.5.4 Сегментированные зеркала только с поршнем 106

4.5.5.5. 1112 Конфигурация Ландовых и приводов 119

5.3 Размер функции влияния 122

5.4 Команда пространственного управления корректором волнового фронта 124

5.4.1 контрольная матрица для прямого наклона алгоритма 124

5. 4.2. Коррекция модального волнового фронта 127

5.4 .3 Генератор волновых аберраций 127

5.5 Временная команда управления корректором волнового фронта 128

5.5.1 Управление без обратной связи 128

5.5.2 Управление с обратной связью 129

5.5.3 Функция передачи адаптивной оптики 130

6 Adaptive Optics Программное обеспечение для исследования зрения 139
Ben Singer

6.1 Введение 139

6.2 Приобретение изображения 140

6.2.1 Коэффициент кадров 140

6.2.2 Синхронизация 140

6.2.3 Визуализация зрачка 141

6.3 Измерение наклона волнового фронта 142

6.3.1 Установка областей интереса 142

6.3.2 Проблемы, связанные с координатами изображения 143

6 903.3 Регулировка для качества изображения 143

6.3.4 Ученики измерений 143

6.3.5 Подготовка изображения 143

6.3.6 Центроидируют 144

6.4 Aberration Recovery 144

6.4.1 Принципы 144

6. 4.2 Реализация 145

6.4.3 Запись аберраций 147

6.4.4 Отображение текущей истории RMS 147

6.4.5 Отображение изображения реконструированного волнового фронта 148

6.5 Коррекция аберраций 149

90. 151

6.7 Заключение 151

6.7.1 Радость программистов 151

6.7.2 Радость операторов 151

6.7.3 Радость исследователей 152

6.7.4 Создание предметов Happy 152

6.7.5

6.7.5 Гибкость в середине 153

7 Адаптивная оптическая система Устройства и интеграция 155
Brian J. Bauman и Stephen K. Eisenbies

7.1 Введение 155

7.2 Первое порядка Оптика системы АО 156

7.3 Оптическая настройка 157

7.3.1 Понимание штрафов за несоосность 158

7.3.2 Оптомеханика 159

7.3.3 Общие практики настройки 163

3.4 Пример процедуры автономной настройки 170

7.4 Интеграция системы АО 174

7.4.1 Обзор 174

7.4.2 Измерение погрешности волнового фронта оптических компонентов 175

7. 5 4 Квалификация 900 006 DM 175 Датчик волнового фронта 177

7.4.5 Проверка реконструкции волнового фронта 180

7.4.6 Сборка системы адаптивной оптики 181

7.4.7 Поле обзора по наведению 182

7.4.8 Выполнение регистрации DM-to-WS 183

54.9 Измерение матрицы влияния наклона и создание управляющих матриц 184

7.4.10 Замыкание контура и проверка коэффициента усиления системы 184

7.4.11 Калибровка эталонных центроидов 185

8 Характеристика производительности системы 189 Ван Дам

8.1 Введение 189

8.2 Отношение Штреля 189

8.3 Ошибка калибровки 191 80006

8.4 Ошибка подбора 192

6

8.5 Измерение и ширина полосы5.1 Моделирование динамического поведения системы AO 194

8.5.2 Вычисление спектров височных мощностей из диагностики 196

8.5.3 Ошибки измерения шума 198

8.5.4 Ошибка пропускной способности 199

8.5.5 Обсуждение 200

8.6 Добавление условий ошибки волнового фронта 200

ЧАСТЬ ТРЕТЬЯ ПРИЛОЖЕНИЯ ДЛЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ СЕТЧАТКИ 203

9 Основные свойства сетчатки 205
Энн Э. Элснер

61 Форма сетчатки 206

9.2 Две крови 209

9000 9.3. Слои фонда 210

9.3 9.4 Spectra 218

9.4 Spectra 218

9.5 218

9.5 Световое рассеяние 220

9.6 Поляризация 225

9.7 Контрастность от непосредственного обратного рассеяния или разбросана.

9.8 Резюме 230

10 Стратегии визуализации сетчатки с высоким разрешением 235
Остин Рурда, Дональд Т. Миллер и Джулиан Кристоу

10.1 ВВЕДЕНИЕ 235

10.2 Обычная визуализация 236

10.2.1 Ограничения разрешений обычных систем визуализации 237

10.2.2 Базовая конструкция системы 237

10.2.3 Оптические компоненты 239

10.2.4 Ощущение волнового фронта 240

10.2. 5 Источник света для визуализации 242

10.2.6 Размер поля зрения 244

10.2.7 Научная камера 246

10.2.8 Работа системы 246

10.3 Лазерное сканирование изображений 247

10.3.1 Ограничения разрешения конфокальных систем лазерных изображений конфокального сканирования 249

10. 3.2 Базовая макет AOSLO 249

10.3.3 Light Path 249

10.3.4 Светлая доставка 251

10.3.5 Ощущение волнового фронта и компенсация 252

10.3 .6 Растровое сканирование 253

10.3.7 Обнаружение света 254

10.3.8 Рамка, захватывающая 255

10.3.9 SLO Система Опция 255

10.4 окт Окт Офтальмоскоп 256

10.4.1 Принцип работы 257

10.4,2 Ограничения разрешения 25999

10.4.3 Обнаружение света 262

10.4.4 Базовая макет OCE-октября Офтальмоскопы 264

10.4.5 Оптические компоненты 266

10.4.6 Ощущение волнового фронта 266

10.4.7 Изображение Источник 267

10.4.8 Размер поля 267

10.4.9 Влияние спеклов и хроматических аберраций 268

10.5 Общие проблемы для всех систем визуализации АО 271

10.5.1 Световой бюджет 271

5 10.5.1 Световой баланс 271

55.2 Человеческие факторы 272

10.5.3 Refrand 272

10.5.4 Время изображения 276

10.5.4 27000

10. 6 Изображение постпроцессинг 276

10.6.1 Введение 276

10.6.2 Convection 276

10.6.3 Линейная деконволюция 278

10.6 .4 нелинейная деконволюция 279

10.6.5 Использование деконволюции 283

10.6.6 Сводка 283

10.6.6.1 Контактные линзы 291

11.1.1 Жесткие или мягкие контактные линзы для индивидуальной коррекции? 293

11.1.2 Особенности конструкции — больше, чем просто оптика 295

11.1.3 Измерение — глаз, хрусталик или система? 297

11.1.4 Индивидуальные контактные линзы в одноразовом мире 298

11.1.5 Проблемы производства — можно ли изготовить правильные поверхности? 300

11.1.6 Кто получит выгоду? 301

11.1.7 Резюме 304

11.2 Интраокулярные линзы 304

11.2.1 Какие аберрации — роговицы, хрусталика или глаза? 305

11.2.2 Исправление аберраций высшего порядка — индивидуальные по сравнению с населением 306

11.2.3 Сводка 308

12 индивидуальные роговичные абляции 311
Scott M. MaCrae

12.1 Введение 311

12.2 Основы лазера Рефракционная хирургия 312

12.3 Формы персонализации 317

12.3.1 Функциональная персонализация 317

12.3.2 Анатомическая настройка 319

12.3.3 Оптическая настройка 320

12.4 Эксимерное лазерное лечение 321

12,5 Биомеханика и вариабельная скорость абляции 322

12.6 Влияние ласика клапана 324

12.7 Технология волнового фронта и коррекция аберрации более высокого порядка 325

12.8 Клинические результаты эксимерлазерной абляции 325

12.9 Резюме 326

13 От волновых фронтов к преломлениям 331
Ларри Н.Thibos

13.1 Базовая терминология 331

13.1.1 Ошибка преломления и рефракционная коррекция 331

13.1.2 Предписания линзы 332

13.2 Цель преломления 334

13.2.1 Определение дальнего пункта 334

13.2.2 Рефракция путем последовательного исключения 335

13.2.3 Использование глубины резкости для расширения диапазона четкого зрения 336

13. 3 Методы оценки монохроматической рефракции по карте аберраций 337

13.3.1 Refrand на основе эквивалентных квадратичных 339

13.3.2 Виртуальная рефракция на основе максимизации оптического качества 339

13.3.3 Числовый пример 353

13.4 глазная хроматическая аберрация и полихроматическое преломление 354

13.4.1 Полихроматические метрики волнового фронта 356

13.4.2 Метрики полихроматического точечного изображения 357

13.4.3 Метрики полихроматического изображения решетки 357

13.5 Экспериментальная оценка предлагаемых методов преломления 358

13.5.1 Монохроматические прогнозы 358

13.5.2 Полихроматические прогнозы 359

13.5.3 Выводы 360

14 Визуальная психофизика с адаптивной оптикой 363
Джозеф Л. Харди, Питер Б. Делахунт и Джон С. Вернер

14.1. Психофизические функции 364

14.1.1. Функции контрастной чувствительности.2.1 порог 370

14.2.2 Теория обнаружения сигнала 371

14. 2.3 Обнаружение, дискриминация и пороги идентификации 374

14.2.4 процедуры для оценки порога 375

14.2.5 Психометрические функции 377

14.2.6 Выбор Значения стимула 378

14.3 Генерация визуального стимула 380

14.3.1 Общие вопросы, касающиеся дисплеев, управляемых компьютером 381

14.3.2 Типы дисплеев, управляемых компьютером 384

14.3.3 Точный стимул поколения 386

14.3.4 Характеристика дисплея 388

14.3.5 Максвеллов-вид оптических систем 390

14.3.6 Другие параметры дисплея 390

14.4 Выводы 391

Часть Пять дизайна Примеры 395

15 Офтальмоскоп Rochester Adaptive Optics 397
Heidi Hofer, Jason Porter, Geunyoung Yoon, Li Chen, Ben Singer и David R. Williams

15.1 Введение 397

15.2 Оптический макет 398

15.2.1 Измерение волнового фронта и коррекция 398

15.2.2 Визуализация сетчатки: Светлая доставка и съемка изображения 403

15. 2.3 Визуальный психофизис Стимулирующий дисплей 404

15.3 Алгоритм управления 405

15.4 Производительность волнового фронта 406

15.4.1 Остаточные среднеквадратичные ошибки, волновые фронты и функции разброса точек 406

15.4.2 Временные характеристики: среднеквадратическая ошибка волнового фронта 407

15.5 Улучшение качества изображения сетчатки 409

15.6 Улучшение в визуальных характеристиках 410

15.7 Текущие ограничения системы 412

15.8 Вывод 414

16 Разработка адаптивной оптики сканирования лазерного офтальмоскопа 417
Krishnakumar Venkateswaran, Fernando Romero-Borja и austin Rooda

16.1 Введение 417

16.2 Доставка света 419

16.3 Растровое сканирование 419

16.4 Адаптивная оптика в SLO 420

16.4.1 Зондирование волнового фронта 420

16.4.2 Компенсация волнового фронта с помощью деформируемого зеркала 421

16.4.3 Алгоритм управления зеркалом 421

16. 4.4 Ненулевая операция для осевого сечения в замкнутой системе АО 423

16.7 Программный интерфейс для AOSLO 429

16.8 Калибровка и тестирование 431

16.8.1 Калибровка расфокусировки 431

16.8.2 Линейность траектории обнаружения 432

8.3 Калибровка размера поля 432

16.9 Выполнение результатов производительности 432

16.9.1 AO Компенсация 432

16.9.2 Осевое разрешение теоретически моделированных AOSLO и экспериментальных результатов 434

16.10 Результаты визуализации 438

16.10.1 Жесткие экссудаты и Микроаневризмы в сетчатке у диабетиков 438

16.10.2 Измерения кровотока 439

16.10.3 Солнечная ретинопатия 440

16.11 Обсуждения улучшения работы AOSLO 441

16.11.1 Размер конфокального языка 441

16.11.2 Ученик и стабилизация сетчатки 443

16.11.3 Улучшения на контрастность 443

17 Университет Индиана АО-Октябрь Система 447
Ян Чжан, Jungtae Rha, Ravi S. Jonnal и Дональд Т. Миллер

17.1 Введение 447

17.2 Описание системы 448

17.3 Экспериментальные процедуры 453

17.3.1 Подготовка субъектов 453

17.0053.2 Коллекция сетчатых изображений 454

17.4 AO PROGITE 455

17.4.1 Заточка изображений 457

17.4.2 Спектры временной мощности 458

17.4.3 Кривая отклонения мощности AO 459

17.4.4 Отметка времени измерений SHWS 460

17.4.5 Расширенные возможности регистрации 461

17.4.6 Улучшение стабильности корректора 461

17.5 Примеры результатов с традиционной визуализацией заливающего света AO 461

17

7.6 Пример результатов с параллельной визуализацией SD-OCT 463

17.6.1 Параллельная визуализация SD-OCT 463

17.6.2 Параллельная визуализация SD-OCT 466

Жидкокристаллическая адаптивная оптика Phoropter 477
ABDul Awwal и Scot Olivier

18.1 Введение 477

18.2 Введение 477

18. 2 Выбор датчика волнового фронта 478

18.2.1 Датчик волнового фронта: Shack-Hartmann Датчик 478

18.2.2 Shack-Hartmann Show 483

18.3 Выбор маяка: Размер и мощность, SLD против лазерного диода 484

18.4. Корректор волновых фронтов Выбор 485

18.5 Волнообразная реконструкция и контроль 486

18.5.1 Алгоритм замкнутой петли 487

18,5. 2 Расчет центроида 488

18.6 Программный интерфейс 489

18.7 Сборка АО, интеграция и устранение неполадок 491

18.8 Производительность системы, процедуры тестирования и калибровка 492

18.8.1 Нелинейный характеристика пространственного света модулятора (SLM) реакции 493

18.8.2 фазовая упаковка 493

18.8.3 Предварительная работа SLM 495

18.8.4 Проверение датчика волнового фронта 495

18.8.5 Регистрация 496

18.8 .6.

ИНДЕКС 565

Визуализация и оптическая наука | Инженерный колледж

Imaging and Optical Science — это очень междисциплинарная область обучения, которая сочетает в себе опыт в областях, охватывающих оптику, материалы, математику, информатику и информатику. Будь то зондирование биологического образца или обнаружение препятствия во время навигации, измерение освещенности в сочетании с усовершенствованной обработкой сигналов продемонстрировало способность раскрывать информацию , которую нельзя было обнаружить еще совсем недавно. Среди широкого спектра интересных исследовательских задач в этой области преподаватели ECE в настоящее время занимаются разработкой новых датчиков и спектроскопических материалов, разработкой устройств оптоэлектронной визуализации, разработкой интегрированных систем и алгоритмов, а также микроскопией и спектроскопией, связанными с приложениями в биологии, науке о мозге. , медицина, оборона и безопасность.Исследовательская деятельность в области обработки изображений и оптики выходит далеко за пределы факультета и колледжа благодаря междисциплинарному сотрудничеству, поддерживаемому Центром фотоники, Институтом Харири и Центром интегрированных наук о жизни и инженерии, и это лишь некоторые из них. Мы приглашаем вас ознакомиться с нашей исследовательской деятельностью, познакомиться с нашими командами и прочитать о наших историях успеха, посетив страницы факультетов, лабораторий и исследовательских центров ниже.

Дочерний факультет

Усама Альшайх, Ирвинг Бигио, Дэвид Боас, Дэвид Кастанон, Джи-Синь Ченг, Фарук Эль-Баз, Вивек Гоял, Клем Карл, Януш Конрад, Роберт Котиуга, Мин-Чанг Ли, Джером Мерц, Абдулай Ндао, Сиддхарт Рамачандран, Мишель Сандер, Джошуа Семетер, Селим Унлю, Лей Тиан, Брайан Уолш

Аффилированные лаборатории
Аффилированные исследовательские центры
  • Профессор Селим Унлю: Новатор года BU

    16 февраля 2022 г.

  • Машинное обучение раскрывает новый фактор для прогнозирования способности человека, пережившего инсульт, восстановить языковые навыки

    11 февраля 2022 г.

  • Shining a Light: Попович отмечен наградой за инновации в области интегральных фотонных схем

    22 ноября 2021 г.

  • Советник Поповича получил награду за лучшую студенческую работу

  • Группа Попович наделала много шума на FiO+LS 2021!

    2 ноября 2021 г.

  • Большое влияние с помощью крошечных лазеров

    26 октября 2021 г.

  • Фотоакустическая стимуляция с точностью до одного нейрона, разработанная командой BU

    14 июля 2021 г.

  • Весна 2021 г., успехи выпускников ЕЭК

    18 июня 2021 г.

  • Профессор Цзи-Синь Ченг и его коллеги Опубликовано в Nature Communications

    1 июня 2021 г.

  • Младшие преподаватели ECE признаны Бостонским университетом выдающимися исследователями

    28 мая 2021 г.

  • Как создавать безопасные и энергоэффективные здания в посткоронавирусном мире

    27 апреля 2021 г.

  • Рекордная NLOS-изображение большого расстояния профессора Гойяла представлена ​​в PNAS

    17 марта 2021 г.

  • Профессор Ченг получил 2 доллара.Грант в размере 4 миллионов долларов от NIH

    24 февраля 2021 г.

  • Почему мемы Берни Сандерса стали такими популярными: на основе исследований

    17 февраля 2021 г.

  • Джошуа Рэпп получает награду IEEE SPS Young Author Best Paper Award 2020

    23 декабря 2020 г.

  • Goyal получает награду Общества обработки сигналов IEEE за лучшую статью

    8 апреля 2020 г.

  • Разработка новой инфракрасной технологии Ченгом и его партнерами может изменить будущее патологии

    18 декабря 2019 г.

  • Мишель Сандер избрана в Совет управляющих IEEE Photonics Society

    8 ноября 2019 г.

  • Цзи-Синь Ченг получает награду Питтсбургской спектроскопии 2020 года

    7 ноября 2019 г.

  • Особенности природы Новый класс случайных лазеров Луки Даль Негро

    14 августа 2019 г.

  • Могут ли технологии устранить слепые пятна?

    19 февраля 2019 г.

  • Роль ЕЭК в науке о мозге

    7 декабря 2018 г.

  • Глубина измерения глубины

    7 ноября 2018 г.

  • Лечение опухолей светом и звуком

    17 октября 2018 г.

  • Миссия Дженни Сан по раскрытию тайн человеческого тела и улучшению здравоохранения

    10 мая 2018 г.

  • Аспирант ЕЭК получает престижную стипендию НАСА

    30 апреля 2018 г.

  • Goyal получает награду Общества обработки сигналов IEEE за лучшую статью

    24 января 2018 г.

  • НАСА запустит микроспутники BU, созданные студентами

    22 января 2018 г.

  • Исследование под руководством BU может объяснить CTE без сотрясений мозга

    18 января 2018 г.

Женщины в науке: оптика и фотоника

Мы рады представить сборник статей Frontiers in Physics 2022 года «Женщины в науке: оптика и фотоника».

Гендерное неравенство представляет собой одну из основных проблем, влияющих на академический мир и научный прогресс. В таких дисциплинах, как физика, традиционно доминируют мужчины, и общеизвестно, что женщины до сих пор недостаточно представлены в таких областях. По данным Статистического института ЮНЕСКО, женщины составляют менее 30% исследователей в мире.

Научный прогресс возможен и значительно ускоряется только при наличии гендерного равенства. Сегодня, хотя общество гендерного равенства может рассматриваться как полезное и желательное, становится чрезвычайно важным показать, особенно молодому поколению, растущее влияние женщин-исследователей в физике.Международный день женщин и девочек в науке прошел 11 февраля 2022 года в ознаменование цели обеспечения полного и равного доступа и участия женщин и девочек в науке. Кроме того, приближается Международный женский день, 8 марта 2022 года.

В этой исследовательской теме Frontiers in Physics с гордостью предлагает платформу для продвижения работы женщин-ученых в области исследований в области оптики и фотоники. Представленная здесь работа подчеркивает разнообразие исследований, проведенных по всей широте области, и представляет достижения в теории, эксперименте и методологии с приложениями к важным проблемам.

Обратите внимание: для участия в этой коллекции ведущим и/или соответствующим автором должна быть женщина.
Потенциальные темы, представляющие интерес, включают, помимо прочего, следующее:
Линейная и нелинейная оптика
Интегральная оптика
Квантовая оптика
Адаптивная оптика,
Оптическая инженерия
Оптические коммуникации
Оптические наноструктуры и метаматериалы
Фотоника, фотонные кристаллы
Биомедицина
Плазмоники
Лазерная физика
Photovoltaics
Магнитооптика
Магнитопластонсики
Спектроскопия (видимые, инфракрасные, комбинационные, спектроскопические эллипсометрии, люминесценция)
Оптическая микроскопия и визуализация
Оптические датчики
Scattertromry
Оптическая ломание и микроманипуляция
Поляриметрия
Вычислительная визуализация

Ключевые слова : Женщины, ЮНЕСКО, Международный день женщин и девочек в науке, физике и фотонике, STEM, разнообразие, оптика

Важное примечание : Все вклады в эту тему исследования должны быть в рамках раздела и журнала, в который они представлены, как это определено в их заявлениях о миссии.Frontiers оставляет за собой право направить рукопись, выходящую за рамки рассмотрения, в более подходящий раздел или журнал на любом этапе рецензирования.

Мы рады представить сборник статей Frontiers in Physics 2022 года «Женщины в науке: оптика и фотоника».

Гендерное неравенство представляет собой одну из основных проблем, влияющих на академический мир и научный прогресс. В таких дисциплинах, как физика, традиционно доминируют мужчины, и общеизвестно, что женщины до сих пор недостаточно представлены в таких областях.По данным Статистического института ЮНЕСКО, женщины составляют менее 30% исследователей в мире.

Научный прогресс возможен и значительно ускоряется только при наличии гендерного равенства. Сегодня, хотя общество гендерного равенства может рассматриваться как полезное и желательное, становится чрезвычайно важным показать, особенно молодому поколению, растущее влияние женщин-исследователей в физике. Международный день женщин и девочек в науке прошел 11 февраля 2022 года в ознаменование цели обеспечения полного и равного доступа и участия женщин и девочек в науке.Кроме того, приближается Международный женский день, 8 марта 2022 года.

В этой исследовательской теме Frontiers in Physics с гордостью предлагает платформу для продвижения работы женщин-ученых в области исследований в области оптики и фотоники. Представленная здесь работа подчеркивает разнообразие исследований, проведенных по всей широте области, и представляет достижения в теории, эксперименте и методологии с приложениями к важным проблемам.

Обратите внимание: для участия в этой коллекции ведущим и/или соответствующим автором должна быть женщина.
Потенциальные темы, представляющие интерес, включают, помимо прочего, следующее:
Линейная и нелинейная оптика
Интегральная оптика
Квантовая оптика
Адаптивная оптика,
Оптическая инженерия
Оптические коммуникации
Оптические наноструктуры и метаматериалы
Фотоника, фотонные кристаллы
Биомедицина
Plasonics
Лазерная физика
Photovoltaics

Photovoltaics
Магнитно-оптика
Магнитопластонасмоги
Спектроскопия (видимая, инфракрасная, комбинационная, спектроскопическая эллипсометрия, люминесценция)
Оптическая микроскопия и визуализация
Оптические датчики
Scattertromyry
Оптический захват и микроманипуляция
Polarimetryry
Вычислительная визуализация

Ключевые слова : Женщины, ЮНЕСКО, Международный день женщин и девочек в науке, физике и фотонике, STEM, разнообразие, оптика

Важное примечание : Все вклады в эту тему исследования должны быть в рамках раздела и журнала, в который они представлены, как это определено в их заявлениях о миссии.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.