КОРОЛЕНКО П.В.

ОПТИКА КОГЕРЕНТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

учебное пособие

1997

HTML-версия

 

Систематически изложены вопросы формирования и распространения световых когерентных пучков в разнообразных оптических системах и передающих средах. Рассмотрены современные способы записи и обработки оптической информации. Дается представление о возможностях компьютерных методов. Изложены основные принципы и тенденции обновления элементной базы устройств когерентной оптики на основе использования киноформов, дифракционных и адаптивных оптических элементов.

Пособие подготовлено в обычном печатном и электронном вариантах, что существенно расширяет возможности как изложения, так и освоения учебного материала.

Для студентов и аспирантов, специализирующихся в области физической и вычислительной оптики, систем оптической связи, а также лазерной физики.

Электронный вариант учебного пособия подготовлен группой в составе: Гринь Л.Е., Маганова М.С., Петрова Г.В., Федотов Н.Н., Эмбаухов С.В.

 

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЩЕТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Когерентность

1.1.1. Степень когерентности светового пучка
1.1.2. Методы измерения пространственной и временной когерентности

1.2. Основные положения волновой оптики

1.2.1. Волновое уравнение
1.2.2. Теория дифракции по Кирхгофу
1.2.3. Дифракция Френеля
1.2.4. Дифракция Фраунгофера. Элементы фурье-оптики
1.2.5. Принцип Бабине. Эффект Талбота
1.2.6. О возможности обобщения метода Кирхгофа на случай векторных полей

1.3. Методы геометрической оптики

1.3.1. Геометрооптическое приближение
1.3.2. Лучи и фронты
1.3.3. Принцип Ферма
1.3.4. Лучевые трубки
1.3.5. Точка стационарной фазы. Область влияния
1.3.6. Условие применимости геометрической оптики
1.3.7. Каустики
1.3.8. Элементы гамильтоновой оптики

ЛИТЕРАТУРА К ГЛАВЕ 1

ГЛАВА 2. ФОРМИРОВАНИЕ И РАСПРОСТРАНЕНИЕ ВОЛНОВЫХ ПУЧКОВ

2.1. Моды свободного пространства

2.1.1. Параболическое приближение
2.1.2. Свойства основной моды
2.1.3. Моды высших порядков
2.1.4. Преобразование волновых пучков с помощью линз
2.1.5. Геометрооптическое описание распространения и преобразования волновых пучков
2.1.6. Расчет поля дифрагированной волны методом разложения по модам свободного пространства

2.2. Моды оптических резонаторов

2.2.1. Геометрооптическое описание внутрирезонаторных полей
2.2.2. Моды устойчивых резонаторов в приближении бесконечной апертуры
2.2.3. Согласование резонаторов
2.2.4. Моды резонаторов при ограниченной апертуре зеркал
2.2.5. Неустойчивые резонаторы
2.2.6. Резонаторы, применяемые для селекции мод
2.2.7. Кольцевые резонаторы
2.2.8. Модульные системы

2.3. Волноводное распространение излучения

2.3.1. Квадратичные среды
2.3.2. Оптические волокна
2.3.3. Полые волноводы

2.4. Распространение когерентного излучения в среде со случайными неоднородностями

2.4.1. Борновское приближение и приближение Рытова
2.4.2. Флуктуации уровня и фазы
2.4.3. Характеристики излучения в случайной среде с гауссовой функцией корреляции
2.4.4. Колмогоровская модель турбулентной атмосферы

2.5. Формирование спекл-полей при взаимодействии света с диффузными объектами

2.5.1. Физическая природа спеклов и их размеры
2.5.2. Спекл-фотография и спекл-интерферометрия

2.6. Стохастизация световых пучков в каналах с регулярным распределением неоднородностей. Оптический хаос и фрактальные структуры лучей

2.6.1. Уравнения траектории луча
2.6.2. Нелинейный лучевой резонанс
2.6.3. Фрактальные лучевые структуры

2.7. Пучки с винтовыми дислокациями волнового фронта. Элементы сингулярной оптики

2.7.1. Общая характеристика дислокаций волнового фронта
2.7.2. Методы регистрации ВД
2.7.3. Оптические вихри в случайно-неоднородных средах
2.7.4. Генерация винтовых полей в лазерах.

ЛИТЕРАТУРА К ГЛАВЕ 2

ГЛАВА 3. ЗАПИСЬ И ОБРАБОТКА ОПТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ

3.1. Общая характеристика оптических систем

3.2. Однолинзовая система

3.2.1. Линзы как элементы, выполняющие преобразование Фурье
3.2.2. Формирование изображения

3.3. Получение изображений в сложных системах

3.3.1. Дифракционно-ограниченные системы. Теории Аббе и Релея
3.3.2. Роль аподизации

3.4. Учет аберраций

3.5. Голографическая запись информации

3.5.1. Принцип голографической записи
3.5.2. Голограммы Фурье

3.6. Оптическая фильтрация и распознавание образов

3.6.1. Применение системы 4-F
3.6.2. Голографический метод синтезирования пространственных фильтров и проблема апостериорной обработки информации

3.7. Сопоставление методов когерентной и некогерентной оптики 

3.8. Характеристики качества изображения

Литература к главе 3

ГЛАВА 4. МЕТОДЫ КОМПЬЮТЕРНОЙ ОПТИКИ

4.1. Задачи компьютерной оптики

4.2. Цифровая голография

4.2.1. Общая процедура изготовления синтезированной голограммы
4.2.2. Получение цифровой голограммы Фурье и ее бинаризация
4.2.3. Киноформ

4.3. Фазовая проблема в оптике. Cоздание на основе решения обратных задач нового класса оптических элементов

4.3.1. Извлечение фазовой информации из данных об интенсивности
4.3.2. Особенности расчета характеристик фокусаторов и корректоров излучения
4.3.3. Дифракционные оптические элементы
Плоско-сферическая линза
Плоская цилиндрическая линза
Плоская призма
4.3.4. Создание фокусаторов на основе управляемых зеркал

4.4. Фокусировка излучения при наличии случайных помех. Использование методов адаптивной оптики

4.5. Оптические элементы для анализа и формирования поперечного состава излучения

4.6. Цифровая обработка полей в оптических системах

4.6.1. Виды обработки оптических полей
4.6.2. Автоматизированная измерительная система для диагностики структуры лазерных пучков

Литература к главе 4

Обратно