Преобразование одномерных распределений с помощью модового конвертера Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

Секция «Перспективные материалы и технологии»

Напряжения третьего рода изменяются в пределах от 1,41 ■ 1010 Па до 2,56 ■ 1010 Па.

Библиографическая ссылка

1. Определение внутренних напряжений в металлах : описание лабор. работы по курсу «Рентге-

ноструктурный анализ» / сост. : Т. В. Панова, В. И. Блинов, В. С. Ковивчак. Омск : изд-во Омск. гос. унта, 2004.

© Давыдова Е. М., Носова Е. А., 2010

УДК 681.7.014

О. В. Зотеева Научный руководитель - С. Н. Хонина Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С. П. Королёва, Самара

ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ОДНОМЕРНЫХ РАСПРЕДЕЛЕНИЙ С ПОМОЩЬЮ МОДОВОГО КОНВЕРТЕРА

Представлены способы получения многоуровневых распределений, содержащих вихревые фазовые сингулярности. Произведены численные эксперименты и сравнение полученных результатов.

Астигматические конвертеры лазерных мод -тема, являющаяся в последние годы объектом активной разработки. Она привлекает особое внимание из-за уникальных возможностей, обнаруженных при использовании кольцевых модовых распределений для манипуляции микрообъектами, захвата и управления движением отдельных атомов и при ускорении электронов.

В данной работе акцент ставится на применение конвертеров к одномерным распределениям, подаваемым на вход. Это связано с тем, что варьирование вида входной функции позволяет получить любое многоуровневое распределение, содержащее вихревые фазовые сингулярности. А именно фазовые особенности дают возможность использования оптических конвертеров при построении лазерных ловушек и оптических пинцетов.

Тема оптического пинцета считается довольно актуальной, так как во многих научных сферах ведется работа с очень мелкими частицами, размером порядка нанометра. Над этими частицами необходимо совершать определенные действия, такие, как захват, сборка из них некоторых структур. Метод манипулирования такими частицами был впервые предложен Артуром Эшкиным и Стивеном Чу в 1986 году [1].

Приведём метод реализации спиральных пучков в виде кривых, основанный на использовании астигматического преобразования пучков Эрмита-Гаусса в пучки Лагерра-Гаусса:

Лехр

г(( + уп)-

Н

»,<>1 - > -К4^л = р р]

V (_2;)» ехр[_Щи ,¿0

Рх РУ

2л/2,2л/2

(1)

Представление (1) дает возможность синтеза спиральных пучков ехр(- 22)г» и может быть обобщено следующим образом:

Яехр

;(х4+уп)+ЩП-4 р р

л/тср2 ехр| - М |з(р( + ¡у), р(х - ¡у)). (2)

Здесь g |-44| - одномерное распределение, преобразуемое по формуле (2), спиральный пучок 9(2,2) имеет вид:

(2,2)= ехр\- 822 + 822ехр(-42 -¡24)(4)^4 . (3)

%2)= ехр1 - 122 + 8 22 и ехр^-

^ ] я

Упрощая выражение (2) и численно моделируя возможные случаи, можно получить множество различных выходных распределений, например, как показано на рисунках 1 и 2.

Рис. 1. Входное распределение

я

я

Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки

10

10

20 Hi | ■ | В Л 20

30 30

^в ^в 40 50

40

50 ^в С ® в ^в

60 Б0

70 ^в в ^в 70

ВО

ВО Й- ■ш

90 90

1В0 100

10 20 30 40 50 Б0 70 ВО 90 100

10 20 30 40 50 60 70

Рис. 2. Результат преобразования входного распределения в двумерное вихревое

Таким образом, можно сделать вывод, что использование астигматического преобразования пучков Эрмита-Гаусса в пучки Лагерра-Гаусса позволяет реализовывать спиральные пучки в виде кривых и получать полимеры различных структур, что необходимо в большом количестве прикладных задач, причем входное одномерное распределение может быть любым, в зависимости от потребностей той или иной проблемы.

Библиографические ссылки

1. Ashkin A., Dziedzic J. M., Bjorkholm J. E., Chu S. Observation of a single-beam gradient force optical trap for dielectric particles. OPTICS LETTERS. 1986. № 11. Р. 288-290.

2. Абрамочкин Е. Г., Волостников В. Г. Спиральные пучки света // Успехи физических наук. 2004. № 12. С. 1273-1300.

© Зотеева О. В., Хонина С. Н., 2010

УДК 53.082.79+531.728

А. Ю. Игуменов Научный руководитель - Г. А. Александрова Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

КОМПЬЮТЕРНАЯ ОБРАБОТКА СЗМ ИЗОБРАЖЕНИЙ ПОВЕРХНОСТИ, ВКЛЮЧАЮЩЕЙ НАНОКЛАСТЕРЫ ИЛИ ПОРЫ

Работа посвящена анализу и обработке СЗМ изображений поверхности, включающей нанокластеры или поры. Методом атомно-силовой микроскопии (АСМ) в полуконтактном режиме получено изображение поверхности образца 81/81(100), проведена его компьютерная обработка, позволившая устранить дефекты сканирования и определить основные параметры поверхностных структур. Развита методика исследования образцов, содержащих нанокластеры на поверхности.

В последние годы активно развивается междисциплинарное направление «нанотехнологии». На-нотехнологии применяются как в микроэлектронике и медицине, так и при создании космических летательных аппаратов, в частности для изготовления отражающих покрытий спутников. В связи с развитием нанотехнологий становится актуальной проблема исследования и анализа структур нано-метрового диапазона. Одним из основных инструментов исследования рельефа и свойств поверхности с нанометровым и даже атомарным разрешением является сканирующая зондовая микроскопия. Как правило, полученные в результате сканирования изображения имеют дефекты, обусловленные такими причинами, как нелинейность пьезоскане-

ра, неточная установка образца относительно оси сканера, шумами аппаратуры и др. Эти дефекты могут существенно искажать данные об исследуемой структуре, в связи с чем их необходимо устранять из скана. Правильно выполненная компьютерная обработка СЗМ изображений позволяет устранить большинство дефектов сканирования, а также провести анализ исследуемого участка поверхности с учетом особенностей наблюдаемых на нем структур. В настоящее время большое внимание уделяется формированию и изучению нанокла-стеров на поверхности подложки, в связи с чем данная работа посвящена компьютерной обработке СЗМ изображений, содержащих именно такие структуры.