Наши контакты

       Тел.: (812) 987-38-34         Для оценки стоимости работы

       Моб.: 8(952) 287-38-34      перейдите к ФОРМЕ ЗАКАЗА

Синтез квантовых аксиальных дифракционных оптических элементов на основе методов прямого поиска

Синтез квантовых аксиальных дифракционных оптических элементов на основе методов прямого поиска

Модель: Дипломная работа 2013 г.
Наличие: Есть в наличии
Цена: 500.00 р.
Количество:     - или -   в закладки
сравнение

РЕФЕРАТ

Выпускная квалификационная работа бакалавра: 32c., 16 рисунков, 9 источников.

Презентация: 11 слайдов Microsoft PowerPoint.

ГЕНЕТИЧЕСКИЙ АЛГОРИТМ, ОПТИЧЕСКАЯ  ЛОВУШКА, ДИФРАКЦИОННЫЕ ОПТИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ.

Объектом исследования является численная процедура расчета квантовых аксиальных дифракционных оптических элементов для решения задачи типа «световая бутылка».

Цель работы – исследовать с помощью численной процедуры расчета квантовых ДОЭ зависимость энергетической эффективности дифракционных оптических элементов от числа уровней квантования.

 В ходе работы было разработано программное обеспечение, реализующее численную процедуру для расчета фазы  дифракционного оптического элемента. Поставлены численные эксперименты расчета фазы квантованного дифракционного оптического элемента для задачи оптического захвата, с целью  исследования зависимости эффективности дифракционного оптического элемента от числа энергетических уровней. 

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 6

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ 7

1 Постановка задачи 8

2 Анализ методов оптимизации 10

3 Генетические алгоритмы 13

3.1 Основы генетического алгоритма 13

3.2 Селекция в генетическом алгоритме 15

3.2.1 Пропорциональная селекция. 16

3.2.2 Ранговая селекция 18

3.2.3 Турнирная селекция 19

3.2.4 Элитарная селекция 19

3.3 Скрещивание в генетическом алгоритме 19

3.4 Мутация в генетическом алгоритме 21

3.5 Фитнесс функция 22

4 Расчет фазы ДОЭ 23

5 Анализ численного эксперимента 24

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 32

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 33

ВВЕДЕНИЕ

Оптической ловушкой типа «световая бутылка» (“light bottle”) называют такое распределение интенсивности лазерного излучения, в котором область нулевой интенсивности окружена световым барьером. Одно из применений «световых бутылок» – захват холодных атомов или молекул [6].

Помещение атома в область с высокой оптической интенсивностью приводит к его разрушению, поэтому в данной работе рассматривается захват в области с минимальной интенсивностью. Одним из способов формирования областей с минимальной интенсивностью является использование лазерных пучков с винтовой фазовой сингулярностью. Захват происходит в осевой темновой зоне пучка.

Такие ловушки имеют преимущество по сравнению с захватом в области высокой интенсивности поля, т.к. в этом случае минимизируются нежелательные эффекты, такие как нагрев при рассеянии фотонов и возмущения энергетических уровней световыми сдвигами.

Требования компактности и простоты использования стимулируют развитие методов для синтеза одного оптического элемента, обеспечивающего заданное 3D распределение интенсивности. С помощью численной процедуры, предложенной в работах [6,7], обеспечивается синтез фазовых дифракционных оптических элементов (ДОЭ), предназначенных для решения задачи оптического захвата.

Процедура, предложенная в работах [6,7],  основана на применении генетического алгоритма и обеспечивает эффективное формирование светового распределения в виде заданной 3D картины, полученной вращением одномерных распределений в нескольких плоскостях. Данный подход позволяет варьировать соотношение интенсивности светового барьера оптической ловушки в различных направлениях и управлять формой теневой области.

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХЫХ СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ

ДОЭ – Дифракционный оптический элемент

ГА – Генетический алгоритм

СКО – Среднеквадратичное отклонение распределения интенсивности от среднего значения

IИнтенсивность

Е – Энергетическая эффективность ДОЭ

– Среднеквадратичное отклонение распределения интенсивности от среднего значения

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1.    Разработано программное обеспечение, реализующее предложенную в  [6,7] численную процедуру расчета квантованных дифракционных оптических элементов, для значений числа уровней квантования 2-8.

2.    Результаты численных экспериментов показали, что разработанное программное обеспечение позволяет рассчитывать ДОЭ с энергетической эффективностью свыше 70% (в случае восьмиуровневого ДОЭ) и погрешностью СКО не более 51%.

3.    Показано, что энергетическая эффективность дифракционного оптического элемента, предназначенного для формирования оптической ловушки типа “световая бутылка” и рассчитанного численной процедурой [6,7], зависит от числа уровней квантования. Была получена зависимость энергетической эффективности от числа уровней квантования дифракционного оптического элемента.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1.    Генетические алгоритмы. НейроПроект, 1999, http://www.neuroproject.ru/genealg.php

2.    Исаев С.А.. Популярно о генетических алгоритмах. URL: http://saisa.chat.ru/ga/ga-pop.html#top

3.    Сойфер В.А., Котляр В.В., Хонина С.Н. Физика элементарных частиц и атомного ядра. 2004 г.

4.    Сойфер В.А., Котляр В.В., Хонина С.Н. Дифракционная компьютерная оптика. М: 2007 г.

5.    Сойфер В.А., Котляр В.В., Хонина С.Н. Методы компьютерной оптики. М: 2007 г.

6.    Качалов Д.Г., Павельев В.С., Хонина С.Н., Скиданов Р.В., Порфирьев А.П. Компьютерная оптика, том 36, №1 Экспериментальная реализация холодного захвата. 2012 г.

7.    Качалов Д.Г., Павельев В.С., Хонина С.Н., Гамазков К.А. Компьютерная оптика, том 35, №1 Оптимизация бинарного ДОЭ для формирования «световой бутылки». 2011 г.

8.    В.И. Рейзлин. Учебное пособие «Численные методы оптимизации». Издательство Томского политехнического университета. Томск: 2011 г.

9.    Павельев В.С.. Стохастический подход к оптимизации квантованных дифракционных оптических элементов// Известия Самарского научного центра РАН, 2002. - Том 4, N 1- C. 61-67.

 

 

Написать отзыв

Ваше Имя:


Ваш отзыв: Внимание: HTML не поддерживается! Используйте обычный текст.

Оценка: Плохо           Хорошо

Введите код, указанный на картинке:



Работает на ocStore
Дипломные, курсовые, диссертации в Петербурге © 2017