Раздел VI. Компьютерная оптика

Компьютерные методы ввода и обработки полей со сложной пространственной структурой

Целью данной лабораторной работы является ознакомление с компьютерными методами ввода и обработки изображений структуры световых пучков со сложным пространственным распределением интенсивности.

Основным элементом устройства ввода изображений является ПЗС-матрица. В ходе выполнения лабораторной работы осваиваются основные принципы препарирования изображений, статистической обработки данных, методы быстрого фурье-преобразования и корреляционного анализа оптических сигналов. С использованием этих методов определяются характеристики развитой структуры спекл-поля, формирующегося в когерентном свете диффузно отражающим или пропускающим объектом. 

Интерференционные явления в пучках с топологическими искажениями волнового фронта

Данная компьютерная лабораторная работа посвящена изучению основных приемов и методов интерферометрии когерентных световых пучков для определения их амплитудно-фазового профиля.

Компьютерными средствами имитируется процесс настройки сдвиговых интерферометров и оптимизация их параметров с точки зрения повышения разрешающей способности. При этом особое внимание уделяется интерферометрии волн с аберрациями и топологическими возмущениями волнового фронта.

Развернутое теоретическое введение к лабораторной работе облегчает анализ и расшифровку смоделированных интерферограмм с целью идентификации оптических аберраций и дислокационных образований на волновом фронте световых пучков. В лабораторной работе рассмотрены также некоторые приемы анализа характеристик спекл-полей

Структура фазовых сингулярностей в многомодовых лазерных пучках

Целью лабораторной работы является ознакомление с основными принципами и методами исследования фазовых сингулярностей в пучках когерентного излучения, обусловленных нарушением топологической структуры волнового фронта.

Пучки с фазовыми сингулярностями синтезируются программными средствами в виде суперпозиции различных поперечных мод свободного пространства. Используемый в программе интерфейс позволяет синтезировать пучки с произвольным амплитудно-фазовым распределением любой сложности, идентифицировать положение и структуру как краевых, так и винтовых дислокаций волнового фронта. В ходе выполнения лабораторной работы осваиваются основные закономерности преобразования дислокационной структуры волнового фронта при дифракционном распространении излучения. 

Учебно-научная установка “Стенд для диагностики лазерного излучения со сложной пространственной структурой”

Учебно-научная установка предназначена для дальнейшего совершенствования навыков измерения характеристик лазерных пучков со сложным амплитудно-фазовым профилем с использованием современных компьютерных технологий. К работе на установке допускаются только выполнившие лабораторные работы раздела “Компьютерная оптика” с целью выполнения курсовых и дипломных работ, посвященных проблемам сингулярной оптики.

Источником излучения служит газовый лазер с изменяющейся конфигурацией резонатора. Анализ амплитудно-фазовой структуры излучения в многомодовом режиме генерации осуществляется с использованием интерферометров радиального и поперечного сдвигов. С целью изучения влияния случайно-неоднородной среды распространения на характеристики лазерного пучка предусмотрена возможность измерения его параметров после прохождения им многоходовой кюветы с турбулентным нагретым воздухом. Программное обеспечение компьютерной системы обработки экспериментальных данных позволяет определять широкий набор статистических характеристик излучения, включая данные о дислокационной структуре волнового фронта.