The diffraction limit of an optical spectrum analyzer

Kolobrodov, Valentin G.; Tymchik, Gregory; Kolobrodov, M. S.

doi:10.1117/12.2228534

Cited by 8 publications

(9 citation statements)

References 1 publication

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Теоретичні основи роботи спектроаналізаторів базуються на скалярній теорії дифракції Френеля, яка наближено описує поширення світла в параксіальній області [1,2,4]. Низка монографій і статей розглядають фізичні основи роботи когерентних (лазерних) спектроаналізаторів [2,8,10]. У той же час практично відсутня науково-технічна література, що присвячена практичним методам застосування таких спектроаналізаторів [11 -13].…”

Section: вступunclassified

“…Запропонований метод контролю якості прозорих тканин ґрунтується на використанні КОС [1,8]. Узагальнена схема КОС складається з послідовно розміщених елементів: джерела когерентного випромінювання (лазера), освітлювальної оптичної системи, просторово-часового модулятора світла (ПЧМС), Фур'є-об'єктива та матричного приймача випромінювання (МПВ) (рис.…”

Section: фізичні основи роботи когерентного спектроаналізатораunclassified

See 1 more Smart Citation

Optical Method for Quality Control of Transparent Fabrics

Kolobrodov¹

2019

KPI SN

View full text Add to dashboard Cite

Проблематика. Основним елементом оптичних систем обробки інформації є когерентний оптичний спектроаналізатор (КОС). У текстильній промисловості при виготовленні й використанні тонких прозорих тканин (марлі, бинтів тощо) виникає проблема контролю форми і геометричних розмірів прозорих комірок. Для цього застосовують мікроскопи, за допомогою яких вимірюються геометричні параметри багатьох прозорих комірок. Такий процес є трудомістким, потребує значних затрат часу на вимірювання. Використання КОС дає змогу безпосередньо вимірювати середні значення розмірів комірок. Мета дослідження. Розробка оптичної моделі прозорої тканини, на основі якої запропоновано лазерний метод та експериментальний стенд для вимірювання середніх геометричних розмірів прозорих комірок тканини. Методика реалізації. Запропонований метод контролю якості прозорих тканин ґрунтується на використанні КОС. Якщо в передній фокальній площині Фур'є-об'єктива розмістити прозору тканину, то в задній фокальній площині формуються дифракційні максимуми, положення яких залежить від розмірів прозорих комірок тканини. Результати дослідження. Запропоновано геометричну модель структури прозорої тканини, яка описує амплітудний коефіцієнт пропускання тканини залежно від періоду і розмірів прозорих комірок тканини. Отримано аналітичну формулу для розрахунку просторового спектра коефіцієнта пропускання такої моделі. Розроблено лабораторний стенд КОС, який дає можливість вимірювати геометричні розміри прозорих комірок тканини. Висновки. Дослідження моделі пропускання прозорої тканини показали, що структуру тканини можна розглядати як двовимірну дифракційну ґратку, період якої визначається товщиною нитки та прозорою частиною комірки тканини. Для вимірювання середніх розмірів комірок прозорої тканини запропоновано використовувати КОС, який дає можливість безпосередньо вимірювати просторові частоти дифракційних максимумів і розраховувати середні значення розмірів комірок тканини. Для підтвердження достовірності запропонованого методу розроблено експериментальний стенд цифрового КОС. Ключові слова: модель пропускання прозорої тканини; когерентний оптичний спектроаналізатор; просторовий спектр.

show abstract

Section: вступunclassified

Section: фізичні основи роботи когерентного спектроаналізатораunclassified

Optical Method for Quality Control of Transparent Fabrics

Kolobrodov¹

2019

KPI SN

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…просторово-частотних координат , t t x t y   спект-ра пучка, який освітлює, також описується сис-темою рівнянь (13) і призводить до спотворен-ня форми імпульсного відгуку системи в ціло-му [8,9]. Засоби когерентної оптики незамінні як інструменти виробничого контролю завдяки від-носній простоті реалізації, стійкості, високій чутливості та точності.…”

Section: аналіз спотворень дифракційного поляunclassified

Transformation of the Diffraction Spectrum at Gradients of the Object

Tymchik

Yakovenko

2018

Nauk. Visti KPI

View full text Add to dashboard Cite

Проблематика. В сучасних інформаційно-вимірювальних системах для дослідження та обробки просторових сигналів різноманітної фізичної природи широке застосування має фур'є-оптика, що актуалізує проблеми, пов'язані з формуванням дифракційних спектрів когерентними оптичними системами. Перетворенням про-сторово-частотних координат фур'є-спектра нормально освітленого транспаранта можна отримати розв'язок задачі дослідження дифракції світла на транспаранті, що має нахил до вісі оптичної системи. Мета дослідження. За допомогою перетворення координат у просторово-частотній області, що виражається через елементи матриці повороту транспаранта, встановити зв'язок дифракційного фур'є-спектра транспа-ранта, який має нахил до оптичної вісі, з фур'є-спектром нормально освітленого транспаранта. Методика реалізації. Методика базується на основі перетворення фур'є-спектра нормально освітленого транс-паранта (модельованого як хвилею, що проходить, так і хвилею, що відбивається) при його довільних куто-вих нахилах у просторі та в різноманітних часткових випадках виродження двовимірного спектра. Результати дослідження. Отримані результати і обґрунтовані практичні рекомендації можуть бути використа-ні для реалізації практичних задач із використанням когерентних оптичних спектроаналізаторів. Висновки. Відомі фундаментальні дослідження дифракції світла на транспаранті, що має нахил до вісі оптич-ної системи, дають розв'язок цієї задачі через перетворення просторово-частотних координат фур'є-спектра нормально освітленого транспаранта. Цей результат узагальнено за допомогою теореми Ван-Ціттерта -Церніке на випадок частково-когерентного освітлення. Проте у цих дослідженнях розглянуто лише частко-вий випадок нахилу плоского транспаранта відносно лише однієї з координатних осей, а в практичних за-стосуваннях мають місце двокоординатні нахили і поздовжні зсуви, що наразі не досліджено. Оптична сис-тема, яка реалізує фур'є-перетворення функції пропускання (відбиття) транспаранта, що має нахил до оптич-ної вісі, є частотно-неінваріантною, оскільки при лінійному зсуві просторових частот на вході спостеріга-ються нелінійний зсув і спотворення форми імпульсного відгуку, які є наслідком нахилу транспаранта і ви-ражаються через елементи матриці повороту. Ключові

show abstract

“…Необхідність отримувати достатньою мірою повну інформацію про об'єкт спостереження пов'язана з проблемою високоякісної передачі сигналу через оптичну систему (ОС) [2]. Як правило, основним критерієм для оцінки якості тепловізорів вважають модуляційну передавальну функцію (МПФ), яка являє собою модуль передавальної функції, отриманої через перетворення Фур'є від функції розсіювання точки (ФРТ) [3,4].…”

Section: вступunclassified

“…Тому слід записати формулу ФРТ для АОС, яка б узагальнила всі формули різних авторів з відповідно різними умовно вибраними рівнями, на яких визначають o . r Щоб вивести узагальнену формулу для АОС скористаємося (2). Після простих математичних перетворень отримаємо…”

Section: вихідні положенняunclassified

The Relationship of Point Spread Functions of Aberration and Diffraction Limited Lens of Matrix Imagers

Kolobrodov¹,

Пінчук²

2016

Research Bulletin of the National Technical University of Ukraine "Kyiv Polytechnic Institute"

View full text Add to dashboard Cite

Background. Thermal imagers are widely used in many areas, but the priority is to use them for military purposes where the primary goal is focused on the identification and recognition of objects in difficult weather conditions. The quality of thermal imaging is estimated by the modulation transfer function (MTF), which is obtained by Fourier transform of the point spread function (PSF). Objective. The aim of the paper is to get the ratio, which would have established a relationship between the PSF aberration and diffraction limited lens matrix imagers.Methods. An approximation of the PSF in the form of a Gaussian function was proposed to consider as PSF limited lens aberration. Results. Based on the analysis of functions of energy concentration, the relationship between the PSF for the aberration and diffraction limited lens was established. The formula, which summarizes all the formulas with correspondingly different conditionally selected levels, which determine the radius of the circle scattering PSF aberration of an optical system (AOS) was obtained. Conclusions. Analysis of the resulting relationship for PSF aberration and diffraction-limited lens showed that produced by PSF luminance highs differ in 2 times, on condition that the radius of the circle scattering AOS is minimum. The formula for calculating the minimum radius of the circle of confusion, in which AOS is considered diffraction limited, is obtained.

show abstract

The diffraction limit of an optical spectrum analyzer

Cited by 8 publications

References 1 publication

Optical Method for Quality Control of Transparent Fabrics

Optical Method for Quality Control of Transparent Fabrics

Transformation of the Diffraction Spectrum at Gradients of the Object

The Relationship of Point Spread Functions of Aberration and Diffraction Limited Lens of Matrix Imagers

Contact Info

Product

Resources

About