Проведено теоретичний аналіз з метою подальшої розробки спектрально чутливих елементів для волоконно-оптичних пристроїв, і в тому числі для сенсорів фізичних величин. Проведено прогнозування характеристик таких елементів. Аналіз показав, що коефіцієнт зв'язку між поширюваними модами (падаючими і відбитими) для гратки на оболонці оптичного волокна є достатнім для виготовлення чутливих елементів завдяки тому, що на оболонці можна добитися значної еквівалентної періодичної зміни показника заломлення незважаючи на те, що амплітуда хвилі на оболонці значно менша, ніж на серцевині. Такі гратки можна створювати з використанням фотополімерних середовищ голографічним методом за допомогою лазерів, які працюють в синьо-зеленій області спектра. Можливий також варіант гофрованої за синусоїдальним законом границі між серцевиною і оболонкою волокна, а також між оболонкою та зовнішнім середовищем, наприклад, водою, в якій розчинено різні речовини, що впливають на заломлення і поглинання світлових хвиль, які поширюються у волокні.

Досліджено характеристики роботи оптичних і гібридних кореляторів спільного перетворення Фур'є (КСПФ), призначених для захисної верифікації оптичних міток, що містять трансформовані фазові маски (ФМ). Для порівняльного аналізу двох таких типів кореляторів за основні критерії вибрано відношення пік/шум (ВПШ) і відносні інтенсивності кореляційних піків. Розроблено теоретичну модель інтерференційного шуму, що формується в результаті взаємної кореляції вхідної та опорної бінарних ФМ на виході звичайного КСПФ. Розглянуто просторово-часовий модулятор світла (ПЧМС) з оптичною адресацією, виготовлений на основі структури скляний халькогенідний фотопровідник - нематичний рідкий кристал. Розроблено експериментальний макет КСПФ, в якому використовують цей ПЧМС. Проаналізовано залежності ВПШ і відносної інтенсивності піків від эфективної фокусної віддалі оптичного фур'є-процесора, а також розглянуто основні фактори, що обмежують ефективність цього макета. Створено оптоелектронний пристрій для ідентифікації кредитних карток, який побудовано на базі архітектури оптико-цифрового КСПФ. Досліджено умови запису в цьому пристрої спільного енергетичного спектра за допомогою ПЗЗ-камери. Показано доцільність використання КСПФ, що містить рідкокристалічний ПЧМС, і оптоелектронного пристрою для різноманітних задач оптичного захисту.

Індекс рубрикатора НБУВ: В378.26 + В378.7

Рубрики:

Тонкі шари металів

Електричні і магнітні властивості металів

Шифр НБУВ: Ж16425 Пошук видання у каталогах НБУВ 

The analysis of transmission spectrums of periodical multilayer interference thin-films systems is carried out. Spectral dependences of pointer function from wavelength for interference bandpass filters are obtained. These dependences allow to prognostic of regions of high transmission or reflectance for different periodical multilayer systems.

A new five-layer structure of the dielectric interference filter for the infra-red region of spectrum is investigated. The main spectral parameters of such a narrow-band filter are determined. The dependence of the transmission band half-width on the thickness of a dividing layer in this system is investigated. It is shown that, in the case of the application of PbTe, GeTe, and SnTe layers with a given thickness; their number can be limited to five at providing the necessary selectivity of the filter: practically the 100-% transmission at the resonance frequency and 0,005 % outside the transmission band.

The new approach for creation of film reflecting holographic marks for optical security is proposed. Such marks are replicas of a reflecting master hologram recorded on a chalcogenide glass layer. To receive the master hologram, the joint power spectrum of a reference phase mask and an input phase mask or a transformed phase mask is produced at the plane of the hologram writing and is modulated by an inclined laser beam. If an inclined laser beam illuminates the replica recorded on a flexible substrate, phase noise including speckle noise is eliminated because the hologram carrier frequency exceeds greatly the limiting frequency of the phase noise power spectrum. Experimental results have shown the principal possibility to produce the high performance film reflecting holographic marks for security applications. The proposed approach can be combined with technologies for fabrication of rainbow holograms. In this case, the received rainbow holograms are the reflecting holographic marks simultaneously. Therefore, they can be verified not only visually, but also by means of automatic identification.

In a new method of finding propagation constants of waveguide modes, the Fourier transform to wave equation is used. We change the differential equation by the integral one. Then we represent the latter equation in a discrete form and get the eigenvalue (square propagation constants)/eigenvector (the discrete Fourier transform of appropriate fields of waveguide modes) problem. Usage of symmetry for symmetric planar waveguides allows to expand opportunities of the new method essentially: to reduce the time of numerical calculation almost triply without loss of analysis accuracy or improve calculation accuracy.

Diffraction of a plane electromagnetic wave falling onto a thick hologram at the first-order Bragg angle at the non-linear recording conditions is analyzed using the coupled-wave equations. It is shown that, under the non-linear conditions, one can use double-wave approximation and the effective values for the modulated refractive index. Analytical dependences of the hologram diffraction efficiency on thickness are obtained. A possibility is revealed for using the effective value of the refractive index for the case of slight deviations from the Bragg angle.

The article describes a numerical method based on Fourier transform for studying propagating optical waves in dielectric planar waveguides. The inverse problem to the known direct one in waveguide investigation is proposed, namely a search of light wavelengths according to taken values of propagation constants. For each constant a set of wavelengths is obtained, among which an input value of wavelength from direct problem exists necessarily. A high accuracy of the method proposed is confirmed by exact values obtained by solution of transcendental dispersion equation. This method is tested on many examples, in particular, for waveguides of different permittivity profiles or for TE and TM modes propagate there.

In this paper, we propose and demonstrate a novel guided-mode resonant filter based on a metallic grating sandwiched between two dielectric layers for TE polarization. A theoretical model based on rigorous coupled wave analysis has been developed. The transmission spectra of the grating-based structure show a high transmission band with the corresponding amplitude up to 70 % inside the infra-red region. Moreover, the observed optical properties can be exactly tuned by the structural parameters. These properties allow using such structures as compact optical filters, and their spectral characteristics can be easily tuned and scaled.

Enhanced optical transmission through metallic 1-D grating-based structures has been studied using the rigorous coupled wave analysis. The results have shown that optical transmission is determined by waveguide properties of the grating slit, and there is a minimum width of slit for ТЕ polarization, when high transmission occurs due to waveguide effect. In contrast, this limitation doesn't exist for TM polarization, and extraordinary transmission is obtained at the sub-wavelength slit. As a result, high transmission is reached due to resonance of electromagnetic field inside the grating slit.

Possibilities of new numerical method for solving the wave equation of multilayer planar waveguide were investigated. The method is based on the use of Fourier transform to the wave equation and its solution in the frequency domain by using the numerical method. The final task of finding propagation constants and the Fourier images of the fields in discrete form is reduced to the problem on the eigenvalues and eigenvectors. The new method provides highly accurate calculation of propagation constants and their fields and is characterized by high numerical stability.

In this work, optical properties of nanocomposite materials based on plasmon metallic spherical nanoparticles have been studied. The authors have compared four different effective theories that take into account the size dispersion, interaction between nanoparticles and extrinsic size effect for calculation of the effective refractive index of Au, Ag and Cu nanoparticles in polymer. It has been demonstrated that size distribution induces an inhomogeneous broadening and change in the amplitude of plasmon band. The lowest shift of resonance characteristics has been observed for copper based nanocomposite for all the effective theories. It has been shown that the same nanocomposite material but with other parameters (size and concentration of inclusions) can be described by the different effective theories.

Results of analysis focused on dielectric/metal/dielectric and metal/dielectric/ metal symmetric nanowaveguides have been presented. The waveguides based on gold, silver and aluminum have been studied. It has been shown that silver as metal is the most suitable to be used in metal/dielectric/metal waveguide from the viewpoint waveguide thickness minimization and the minimal absorption under optical wave propagation.

Представлено результати числового аналізу дифракції оптичних хвиль поперечної магнітної (ТМ) поляризації на гратках за наявності резонансу електромагнітного поля. Використано RCWA, в якому модифіковано систему рівнянь. Модифікація полягає в тому, що у системі диференціальних рівнянь змінено матриці Теплиця, які формуються на основі комплексних рядів Фур'є періодичної функції діелектричної проникності гратки та оберненої їй функції. Прямокутна функція зміни діелектричної проникності на періоді замінена на функцію трапеції, проте рельєф гратки лишається прямокутним. Така заміна функції діелектричної проникності точніше відповідає реальним граткам. Виявлено зменшення осциляцій коефіцієнтів відбивання та пропускання залежно від кількості використаних зв'язаних хвиль та кращу збіжність результатів розрахунку для видозміненої системи рівнянь, особливо для металевих граток на діелектричних підкладках, в яких може спостерігатися резонанс локалізованих плазмонів, або резонанс електромагнітного поля в щілині гратки. Показано, що для діелектричних граток, розташованих на металевій підкладці, немає ні покращання, ні погіршення збіжності у разі використання модифікованої системи рівнянь у порівнянні з традиційним розкладом діелектричної проникності в ряд Фур'є. Для структури металева гратка на металевій підкладці досліджувався резонанс поверхневих плазмон-поляритонів, у разі виникнення якого коефіцієнт відбивання від гратки рівний нулю. Тут виникає особливо складна залежність коефіцієнта відбивання від кількості використаних зв'язаних хвиль під час аналізу для обох модифікацій систем рівнянь. Спостерігаються сильні осциляції коефіцієнта відбивання від гратки за певних значень зв'язаних хвиль, які з їх ростом зменшуються.

Індекс рубрикатора НБУВ: В343.43

Рубрики:

Голографія

Шифр НБУВ: Ж100357 Пошук видання у каталогах НБУВ