Научная статья на тему 'Дискретизация в эталонных модовых элементах компьютерной оптики'

Дискретизация в эталонных модовых элементах компьютерной оптики Текст научной статьи по специальности «Физика»

CC BY
99
33
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Компьютерная оптика
Scopus
ВАК
RSCI
ESCI
Область наук

Аннотация научной статьи по физике, автор научной работы — Голуб М. А.

Теоретически исследовано влияние дискретизации функции комплексного пропускания на работу оптических элементов, формирующих поперечно-модовый состав когерентного света. Построена модель дискретизации при синтезе оптических элементов методами компьютерной оптики при различных способах кодирования с несущей. Получены оценки энергетической эффективности оптических элементов при наличии дискретизации. Введены критерии точности формирования поперечно-модового состава излучения и найдена их связь с параметрами дискретизации и физическими параметрами светового пучка. Предложен алгоритм коррекции возмущений дискретизации при синтезе модовых оптических элементов на ЭВМ. Для мод Гаусса-Эрмита приведены аналитические выражения и числовые оценки энергетической эффективности и критериев точности формирования поперечно-модового состава.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Дискретизация в эталонных модовых элементах компьютерной оптики»

М.А. Голуб

ДИСКРЕТИЗАЦИЯ В ЭТАЛОННЫХ МОДОВЫХ ЭЛЕМЕНТАХ КОМПЬЮТЕРНОЙ ОПТИКИ

Свойства модовых оптических элементов компьютерной оптики [1-3] в определенной степени определяются операцией дискретизации их функции пропускания или отражения. Первые оценки погрешностей дискретизации в задаче анализа поперечно-модового состава когерентного излучения получены в работах [1, 2] .

В данной работе изучается структура световых пучков, восстановленных с дискретизированных модовых оптических элементов, выполнены оценки энергетической эффективности и точности формирования поперечно-модового состава при наличии дискретизации.

1. Преобразование светового пучка при наличии дискретизации функции пропускания

Эталонный световой пучок с комплексной амплитудой

^ (х) = 2 Еп1*^п1 (х) г х€С/

(р,1) 6 1 рХ р1

(1)

(2)

селективно содержащий Ь > 1 поперечных мод ф^(х)с номерами (р, 1) Є мощностями ц . и фазами Ь т может быть получен из освещающего пучка Е(х) с помощью рі р1

комплексного пространственного фильтра с функцией пропускания

Е(х)

(3)

где I - множество, содержащее Ь двойных индексов (р, 1 ) ; х = (х,у) - декартовы координаты в плоскости сечения С пучка. В компьютерной оптике рассматривают

(4)

(5)

функцию комплексного пропускания

Г(х) = , V),

шах

”шах “-Р®* '»<*>!»

х ес

удовлетворяющую условию |Г(х)| < 1 и получающуюся путем кодирования способом f Функции (3). Способ кодирования подбирается таким образом, чтобы в первом дифракционном порядке, идущем под наклоном, соответствующем пространственной частоте V, восстанавливалось поле у{1), пропорциональное £(х)

Y(1)(x) = сЕ(х)exp(i2nvx), c=const.

(6)

Для этого компонента г(1) функция пропускания Г(х), соответствующая первому по-

рядку, должна удовлетворять соотношению

Г (1) (х) = a exp (i2nv х) ,

шах

(7)

где

а = cW

шах

При V = 0 первый дифракционный порядок переходит в нулевой. Заметим, что коэффициент а определяется только способом кодирования £.

Например, для амплитудных и фазовых модовых оптических элементов с несущей

формулы, что и для

дифракционных

а - А ЛА

а “ Р ^

Ф

а _ т / шах о \

а = 1Л (—*— р) ,

(9)

(10)

ДА Є [0,1] и ~ Диапазоны амплитудного пропускания и фазового

среды

Ф = л.

шах

компьютерной оптики функцию пропускания Г(х) реализуют

мощью дискретного фотошаблона. Будем считать, что фотошаблон вычерчивается на фотопостроителе с дискретным позиционированием и строчной разверткой, обеспечивающим N<1 х N2 отсчетов с равномерно засвечиваемыми ячейками разрешения раз]

каждая

где

¿«і = N-16; 6.2 ~ N36

Соответствующая дискретизированная функция пропускания имеет кусочно-постоянный характер и описывается соотношением [4]

я N1 N2

Г(х) =2 2 Г(х )х (X) ,

пш тип' '

п—X Ш—1

где х = (х . у) - центр ячейки разрешения в номер (п, ш),

пт п ш пт

(її)

*пт(х)

х) = Iі'

х Є С

пт

(12)

0, х ЄЄ

пт

Из (7), (11) соответственно получаем

Р (1} (х) = а ехр і2тіС х ) ,

гаах

(13)

где

~ N-1 N2

1*(5) = £ £ м(хшгі)хШп(х)ехр[-і2п^(х - х )] . (14)

П=1 Ш=1

(15)

В силу соотношений (7), (13) функция ДО(х) аппроксимирует функцию комплексного пропускания Ю(х) (3).

Формируемое модовым оптическим элементом компьютерной оптики поле в перво: порядке может быть представлено в виде

у(1)(х) =Е(х)Г(1)(х) = ст! (х)ехр(12п^ х) , функция

я(х) = г Ев1фо1(X)

(р,1) ехь Р1 Р1

согласно (1), (14) представляется в виде

Т1(х)~= Е 5,4) 1 (х)

(р,1) 61 р-1 Р1

(16)

(17)

и отличается от эталонного пучка £(х) заменой ортонормированных модовых функций Фр^(*)» (р#1) € на "возмущение" модовые функции

^ N1 N2 ф (х )

:р , (х) = Е (х) 2 2 —^------— X

п=1 ш=1 Е(х )

ГШГ

хпт(*)ехрІ“і2т™(* ' хпш^г (р,1) ЄІь-

• • »

2. Возмущения модовых функций при дискретизации

Будем интерпретировать [5] функции Фр-^х) (рД) £ 1^ как результат воздейст

возмущений

Ирі (X) = <рр1 (эс) - Фр1 (х) , рД Є 1Ь

(19)

на ор то нормированные модовые функции ф^(х), (р Д )61ь. Возмущения обусловлены дискретизацией и зависят от способа кодирования модовых элементов компьютерной

оптики. Для исследования структуры модового пучка при наличии дискретизации

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

введем матричные элементы

нр1 Р-1- = І ^(ХІФ -і/хМ»?

(20)

С

(* - символ комплексного сопряжения).

Возмущенные модовые функции представляются через ортонормированные по формуле

V (X) - фр1(х) +р. Д. Нр1 р'1' *р'1'(х)»

(21)

где суммирование производится по всем р1 = ОД,2...; 1* = ОД, 2... . Соответственно поле л (х) (17) может быть представлено в виде

Л (х) = 2 пр1 Фр1 (х) ,

РД Р Р

где

*

(22)

Л

1+ Е Но'1'о1 £р’1' ПРИ(Р'1)ЄІ

рХ (р',1') ЄІЬ Р Х рі Р х

р1 1 Е ^п'і'оі ^гз'І' при(Р/1) Є 1^.

I (р',1') Є хь р 1 рі Т* 1

(23)

Нужные для компоненту

моды Фр]_ (х) , (рД) ЄІ^ составляют лишь

Лт (х) = Р Л (х) = 2 лп1 Ф , (х)

Ь Ь (р,1 ) ЄІ рх р1

(24)

поля л (х) (Р^ - оператор проектор на базисные функции Фр^/ (рД) • Для

удобства дальнейших выкладок удобно ввести Ь-мерные

5Ь * (Ер1 : (рД) = <Лр1 5 (РД)

а также матрицы Ь х ь

ЕI, = [^рр1 * ' 5 (рД) е 1ь? (р'Д ^ '

= [Нр1р»1» : (РД) €1х/ (р Д )

фь ? Еь + н1/

(25)

где 6 , - символ Кронекера.

шгЯг

В векторных обозначениях формула (23) дает

= <3Ь = (Еь + Н£)5Ь' где * - символ Эрмитова сопряжения матрицы. Ниже будем употреблять обозначения (• , •) и |-| для евклидова скалярного произведения и нормы векторов.

(26)

3, Энергетическая эффективность при наличии дискретизации

световым

є я / IE(х)I2d2 х над

в первом дифракционном порядке формируется пучок у (1) (х), содержащий как тре-

буемые моды

А *+

Y^1) (х) = Ply(1) (х) = стіт (x)exp(i2nv х),

(28)

моды других порядков. Световой поток є1тт, идущий на формиро

е требуемых мод Фр2г (р^1) 61^ определяется по формуле

Г = / lYTm (х)I2d2x = с2/ lnT (х)l2daJ *

1д G L G L

= С»<W = c2(EL - W BL)'

(29)

где

(ЗО)

~ А Еь ъ ье А‘

Энергетическую эффективность г----------модовых оптических элементов будем оценивать

пад

по отношению к световому потоку освещающего пучка (29)

г2- - ё21- <<ЕЬ - •

пад пад

В случае Ь=*1, когда эталон £ содержит лишь одну поперечную отношение (31) принимает вид

(31)

Е1д |Cpl|2|Spl|2

II + Н_, ,I2,

є „ plpl

пад пад

(32)

где индексом 'р!' помечаются ранее введенные величины, относящиеся к одномодовому пучку. Наоборот, в случае, когда рассматривается класс всевозможных эталонов | (1), содержащих ровно Ь мод, можно пользуясь теорией квадратичных форм [б] получить оценку

с2

є

. wvjKT * *£- [і - wv]kh 1331

где Л. . (IL) и X ^ (R_ ) - минимальное и максимальное собственные числа самосо-

mm ъ шах Ъ

пряженной матрицы R^. Заметим, что при варьировании SL границы оценки (33) будут достигаться.

В отсутствие дискретизации Н^ » = о, формула (32) принимает вид

2

е е р1I '

пад пад' у

а неравенство (33) превращается в равенство

(34)

є є

пад пад

SL

(35)

Таким образом, при наличии дискретизации модовых оптических элементов энергетическая эффективность снижается в £1 - ^ш1п (^| 1 * [1 - ^шах^]'1 раз эа счет дифракционного рассеяния светового потока в высшие дифракционные порядки, в том числе в (1 + ^КеНр1р1 * I112)"1 раз при Ь=1.

Через моды высших порядков, входящих в пучок у1, уходит световой поток е1высш = I 1’^ (1’ (Х) ' >1^1Мх)|аааг = / |у<1) (X) - е^.

В силу формул (15), (17), (29) получаем

2 л2^

Є1внспі - с2 / П(х) X - є1д = с2((1^ _ 0Ь)НЬ5Ь), (36)

С

где

Оь - ^рір'ї* : (Р'1) Є хь '

^ір’1’ =- / Ф^(х)<ррІ1І<х)аах + брр-бп-

(37)

Й, Влияние дискретизации на поперечно-модовый состав

Дискретный модовый оптический элемент, синтезируемый методами компьютерной оптики, несколько изменяет распределение мощности между формируемыми модами Фр1 (х) , (рД) а также фазы мод в пучке у£1) (х) по сравнению с требуемым

пучком V(1) (х) (6). В силу снижения энергетической эффективности при дискрети-

зации, сравнению по модовому составу подлежит пучок ут(1) (х) с пучком 0у<1> (х) ,

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

ь

где О < 0 < 1.

Представим виртуальный интерферометр, выведенный на нулевую полосу, в плечи которого подаются пучки 0у<1) (х) и -ут(1) (х) . Тогда интенсивность в интерферо-грамме будет описываться формулой •

!©У<1> (х) - у^1> (х) I2,

а световой поток разностной интерферограммы

Л2 = / 0у (1) (х) - ут(1) (х)

С 1 Ь

2а2 х

(38)

может рассматриваться как критерий точности формирования модового состава.

Используя (б), (24) и ортонормированность модовых функций нетрудно преобра-

зовать формулу (38) к виду

Д2 = с2|05т - к I2.

Критерий Л2 (39) принимает минимальное значение

(39)

2 —

= С*[(НЬ, Н ) - ®2(5Ь, нь)] = С2([ (і - 02)Еьаь]нь, Нь)

(40)

при оптимальном значении

нь+нь

_ ке(8ь> яь) _ (-У^ аь,аь)

(41)

Оценивая значения квадратичных форм (40) , (41) с самосопряженными матрицами

получаем следующие оценки Л2 и 0:

са[! - 02 _ X (Л^)] 13ь12 < Д2 < с2[1 - 02 - Ят1п(\)]|НЬ|2 (42)

НТ+н* н +н*

1 + Л ( - ■ *— ) < 0 < 1 + X . (—.

шах 2 тій 2

(43)

Относительная погрешность формирования поперечно-модового состава при наличии

дискретизации равна

да ((ЕЬ-КЪ)НЬ,НЬ)

о-5 = ------------------ -----------------—

/I0у(1> (х)I2а2 х 02(н ,2 )

■ - 1.

(44)

Є

Другим критерием точности является среднеквадратичная ошибка формирования

модового пучка

д2 = / |У (1) (х) - 7(1) (х) |232

Є

с соответствующей относительной погрешностью

2 / IЕ(х) - n(x)I2d2 х

2 _ ______ _____ Ф G

д

6* =

/ I у <1> (х) I2йа(х) / |Е(х)I2й2 X

в с

формул (17), (1)/ (37), (19) можно получить оценку

(От 5Т гат )

5ба = ~Г~

'аь'нь)

(47)

где

Ql - (Qj^ + Н + Н^)

(48)

Для случая формирования эталона одной моды ф , (Ь=1) оценки принимают вид

©Р1 = 1 + кенр1р1,

(49)

Др1 = cjlt1 - 02 + 2 ReHplpl + IHplpl,2]lEpl' = lcpl£pl,2(IInHplpl)a'

2

(50)

.... IMW

2

(51)

(52)

Р1 (1+КеНр1р1)3 б£р1 = "(0р1р1 + 2КеНр1р1)’

Заметим, что при вещественных значениях Нр^р1 имеет место равенство

= °р!1£р11а . 0* епад епад р1

показывающее, что множитель 02 характеризует непосредственно уменьшение энергетической эффективности из-за дискретизации.

(53)

5. Коррекция возмущений дискретизации в эталонных модовых оптических элементах

Поскольку операция дискретизации порождает серию "паразитных" мод, то формируемый модовый состав отличается от требуемого, что описывается критерием (44) В то время как "паразитные" моды высших порядков принципиально не устранимы, есть возможность влиять на распределение мощности и фаз по первым Ь > 2 модам. Для этой цели при синтезе модовых оптических элементов с помощью ЭВМ вместо эта-

лонных коэффициентов SL в (17)

предыск аже нные

5^ [5]. Тогда при модах Фр1/ (рД) € 1^ в представлении (24) вместо коэффициен-

тов Н (26) фигурируют коэффициенты

к - Кн-

характеризующие модовый состав, формируемый элементами компьютерной оптики. Если выбрать предыскажение согласно [5]

= ф 1 м

то получим

Й1=НТ р1 Ь ,

(54)

т.е. модовый состав по первым Ь модам будет в точности требуемым, хотя ; высших порядков сохранятся. Пользуясь рядом Неймана при

I I Нь I I < 1

операцию (55) с большой степенью точности можно представить в виде ряда

вт(р) = ат + £ (-н*)гнт

ь ь х=0 Ь Ь

или рекуррентными соотношениями [5]

5^°) = СТ . — (-Н*) ^ 1) Ц.С7 . г —

X/ Хі ыт 9

(57)

При выполнении операции коррекции порядка р

я Р

Т. '*"Т. "“Т.' Т. '“Т. ' ~Т.'

г=0

Равенство (58) заменяет (26). Соответственно формула (44) для критерия 62 при-

ЧР) “ (ЕЬ + НЬ)§^Р> = (ЕЬ + Н£> I <-Н£)Г НЬ = К + (-1)Р НЬ+1]‘ 2Ь* <58)

нимает вид

6(Р)3 и ((ЕІ

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

[е(р)]2(нт,ат)

(59)

где

-Й^Р} = (-і)р[нр+1 + н*Р+1] + (Ньн*)р+1,

нР+1 + н*Р+1

( ^ ~ о о )

е<р) = 1 + (-1)Р -__________2---------

(60)

(61)

Заметим, что при р=0 формулы (57)-(61) переходят соответственно в формулы (41)-(44), (30).

• • •

6, Дискретизация в оптических элементах/ согласованных с модами Гаусса-Эрмита

Для ортонормированных мод Гаусса—Эрмита [7], имеющих комплексную амплитуду

Ф 1(х,у) =Фр(х)Ф1(у)/ (62)

где _

фр(х) = Е0рнр(_:?2 >ехр(- I?),

(63)

Е. = х/ ^ах ф = і

°Р V 2Рр, тах 6 производная может быть представлена выражением

*; ш - і

(64)

(65)

следующим ИЗ рекуррентных соотношений ПОЛИНОМОВ Эрмита Нр(•) [8]. Соотношение

(65) и свойство ортонормированности функций (62) позволяют получить простые вы ражения для матричных элементов возмущений. В случае плоской освещающей волны (Е (х) = 1) Формулы (пЮ) , (п14) приложения дают

Qplp'1’

_1___

12N?

О

je^e'pp* + Лр+l) (p'+l))брр, -

- да1 6 , - /етт?- бр+2>р1

+ б

pp

,+ /(l+i)d'-i) 6llt - /гпт+ту s1_2 х,

1+2

Hpip'i' -Qpip

Д']} '

,1, + Sine (jp)

L \ !

1

sine (—)

V N

Sinc (if") ■ cos(SL)

. - v - V , 1 x

iT ------------—-------------- sinc

a I 2n/N v

v

v

6

[/p7

б

ll’l^ ~p+l,p’ _ /p41 6p-l,p’] +

- l

6 » 6-, | + pp* ll1

sinc (-—-) - cos (-?-)

+ sin (jj-)

V

N

u

N

V

6

2tx/N,

PP *

/1» 6

1+1Д'

- /37+1 6

где sinc(g) =

sin ti £ Tt g

N = f,

a 6'

(67)

(68)

Nv = l/vx 6, Nv = 1/v 6 .

(69)

Величины N показывают, сколько элементов разрешения укладываются соот-

ветственно на радиусе о основной моды, на периоде несущей по оси х и по оси у. Рассмотрим пример. Пусть изготавливается оптический элемент размера =3,

формирующий лишь одну моду Гаусса-Эрмита с параметром оиз плоской освещающей

волны. Используется способ фазового кодирования с несущей = V, V дано разрешение б.

Учитывая, что

= 0. За-

W

шах

р1

< ф

= 1Д

шах о п

(70)

по формулам (49)—(52), (32), (34) и (66)—(69) получаем следующие расчетные

соотношения (3 = 1)

6Jpi ■

- sinc

1

N

V

+1+1

3N2

v

6N

о

] +

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

+ 1+1

N

a

(71)

пад

пад

smc

1

N

v

где

пад

(72)

(73)

• энергетическая эффективность модовых оптических элементов в отсутствие дис-

кретизации.

При б-* имеем -*► °°, «♦ 0. При конкретном б > 0 первые слагаемые в (71)

и (72) описывают погрешность дискретной передачи несущей, а вторые слагаемые -погрешность дискретного представления модовой функции в табл. 1, 2 приведены значения критериев (72), (71).

Таблица 1

Коэффициент снижения энергетической эффективности

из-за дискретизации (Ы =4)

Е1р1 v

Р+1 } 0 о ! і 5 } 10 {50 ! ! і 100

5 0,797 0,740 0,684 0,318 0,053

10 0,807 0,792 0,778 0,664 0,536

20 0,810 0,806 0,804 0,785 0,762

30 0,810 0,808 0,807 0,794 0,776

Таблица 2

Зависимость характеристик модового элемента от несущей пространственной частоты (N^=10, р+1=10)

N { 2 ___ V { і 4 і і 6 | 8 10 ! 20

е1др1 є1р1 0,374 0,777 0,868 0,913 0,924 0,954

6!Рі 0,758 0,218 • 0,118 1 0,070 0,058 0,028

С ростом порядка (р+1) моды фр1 энергетическая эффективность єідр]/єпад

__ _____________________ _____ С 2___Г-ПЗ ТТ

допустимым

х = |єідрі ^рі1

є1р1

энергетической эффективности и максимальным значением среднеквадратичного укло

получим оценку максимального порядка моды

изготавливаемый оптичєсї

(Р+1) „ = шіп(р1, р2)г

шах

(74)

где

рі = 6^[біпс (|--) - /1 - х] “

V

Ра = б1Я2[б* - 2(1 - біпс і-)] - 1

* о1 Фшах N

(75)

(76)

моды ~а/р+0,5 * а /1+0,5 раз-

мером оптического элемента, порождающее оценку

4 / <ї X 2 1

Р £ Рз? 1 ^ Рз? Рз * 4'2о' “ 2*

Так, при х=0,2, Nv=6^=0,2/ d = 5 мкм, б = 25 мкм получим Р + 1 < 21 при

N = 26 и р+1 < 2 при N = 10.

о * о

С ростом несущей пространст

v

тическая эффективность (72) падает, а среднеквадратичный критерий увели-

чивается, т.е. одновременно происходит улучшение качества формируемого распределения комплексной амплитуды и растет доля падающего на него светового потока.

Таким образом, при наличии дискретизации следует минимизировать пространственную частоту V. Следует однако иметь в виду, что нижняя граница V определяется условиями разделения нулевого и первого порядков.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Оценка матричных элементов возмущений

Оценим матричные элементы HplpI1,, QplpI1, (20), (37) для Е(х) = const (плос

кая освещающая волна). Для v = 0 элемент Н оценивался в работе [4]. Обоб-

щим предложенный в [4] метод.

Возмущения дискретизации (19), (18) являются кусочными функциями, имеющими

различные параметры в различных ячейках разрешения G . В силу малости разме-

_♦ пт

ра 6 ячейки можно разложить ф ,(х) в ряд Тейлора с центром х и ограничиться

pi. nm

линейными членами:

фр1(х) =фр1(3пщ) + а-^тт>7фР1 (xnm) ' x€Gnm' (п1)

Подставляя (nl), (18) в (19) получаем

hPl(5) = ,|'pl(*nm){exp[-i2l^(*-*nm)i ‘ 1} " (*-*шп)7фР1 *пт <п2)

при х 6 G

пт

Теперь можно оценить матричные элементы (20)

Hplp’l’ = f hDl х = S / h*. (x) Ф ,I , (x)d2 x . (n3)

G p n,m G pi p 1

nm

Подставляя (nl), (п2) в (пЗ) и учитывая, что

/ (х-х )d2(x)=0,

G пш

nm

/ (х-х )2d2 х = / (У*"У_) 2d2 х = ,

G G 12

nm nm

Sin Tit

где smc(t) = ---------r—

Tit

F (V , v ,6) = (^°|Vx,Vy'c|)/

x' у \Fo (v r,v ,o)/'

У x

sine (v 6) - COS (Tty 6)

Fo (v ,v ,6) = --------------------------------sine (v 6)

x y 2rcv y

X

(n4)

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

(n5)

/

Gnm fexp[+i2nv(x-xnm)] - l}d2x =62[sinc(vv6) sine (v 6) - ;] , (n6)

/ (x-xnm) fexP[+ib(Hm)] - ijd2 X = i62F(v V ,6), (n7)

G X

nm

(n8)

Hplp'1' - &2п*т фр1(хпш)фр'1і(хпш)[sinc(vx6)sinc(vy6) ~ ^ +

У

+ 7фр'1-<хгт)Р^у'б) - ^^пт^р'Г^шп* Т2 *

Аппроксимируя интегральную сумму интегралом и учитывая ортонормированность функций Фр^(х) получаем

Нр1р111 Л I 7^р1 (х)^Ф ,Х1 (х)<12х

+ [sine(vx6)sine(vy6) - 1]брр»б11»

(пІО)

+ rf^xivyf6) / ФрЗ^Сх) ^Фр11» (X)d2x

Для вычисления матричных элементов Qpip»j_i (37) воспользуемся формулой (18)

(Е(х) = const). Производя интегрирование имеем

Qpl р'11 = 6рр• ^111 ” 62n2m Фр1(хпт)фр'1’^пт* # (п11)

С другой стороны, условие ортонормированности модовых функций с учетом (п1) и (п4) , (п5) принимает вид

б__ ,6ц, = / Ф* (х)фI ,,, (x)d2x = 2 / ф*(х)ф ,,,(x)d2x =

РР х G р у п.га G у F

пга

■ “Л <г™1ФР'1' <гш"’ + П Ч10 5 V1' (Sn»1 • 1п121

(п13)

Подставляя (п12) в (п11) получаем

От л , = ^ Уф*, (х )7ф (1 . (х )

р1р 1 12 ^р1 пт ^р*1,% пт *

г п, т

Аппроксимируя сумму в (п13) интегралом окончательно записываем результат

°р1рч' = Т2 ц уфр1(х) 7Фрч<(х)й2х. (п14)

Формулы (п10), (п14) позволяют оценивать матричные элементы возмущений, встречающиеся при изучении дискретизации в основной части работы.

Литература

1. Голуб М.А., Прохоров А.М., С и с а к я н И.H.,

С о й ф е р В.А. Квантовая электроника, № 9, 1866(1982).

2. Голуб М.А., Кривошлыков С.Г., Прохоров А.М., И.Н. Сисакян, Сойфер В.А. Пространственные фильтры для анализа и формирования поперечно-модовой структуры когерентного электромагнитного излучения. М.: Препринт. ФИАН СССР, 1983, № 21.

3. Sissakian I.N., S о і f е г V.A. Fine opties. Synthe-tized by a computer. V International Conference on Lasers and their Applications. Abstracts. Dresden, GDR, 1985. November. P. 23-25.

4. Голуб M.A., Сойфер В.А. Устойчивость разложения Карунена-Лоэва и машинный синтез оптимальных пространственных фильтров // Спектральные методы обработки информации в научных исследованиях. Пущино.

НИВЦ, 1980. С. 108-134.

5. Голуб М.А., Сойфер В.А. Алгоритм восстановления поля по конечному набору коэффициентов ортогонального разложения с возмущенным базисом // Тр. МФТИ, Долгопрудный, 1978. С. 50-55.

6. Гель фа нд И.М. Лекции по линейной алгебре. М*: Наука, 1971.

7. Справочник по лазерам / Под ред. А.М. Прохорова. Т.2, М.: Сов. радио, 1978. С. 20.

8.Янке Е., Эмде Ф., Лёш Ф. Специальные функции. М.: Наука, 1977.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.