Оптическое дифференцирование второго порядка трехмерного светового пучка с использованием слоистой металлодиэлектрической структуры

Леонид Леонидович Досколович¹, Артем Кашапов^{1, 2}, Евгений Безус^{1, 2}, Никита Головастиков^{1, 2}, Дмитрий Быков^{1, 2}

¹ Институт систем обработки изображений РАН — филиал ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН, Самара, Россия
² Самарский национальный исследовательский университет имени академика С. П. Королёва, Самара, Россия

Исследуется оптическая реализация операции дифференцирования второго порядка с помощью слоистой металлодиэлектрической структуры при наклонном падения. Показано, что преобразование профиля светового пучка, происходящее при его отражении от слоистой структуры, может быть описано в рамках теории линейных систем. Получена передаточная функция соответствующей линейной системы и показано, что если слоистая структура обладает нулем отражения второго порядка по пространственной частоте, то реализуемое ей преобразование соответствует взвешенной сумме вторых производных по пространственным координатам от профиля падающего пучка. Рассчитаны структуры для вычисления второй производной и для вычисления оператора Лапласа от профиля трехмерного линейно-поляризованного светового пучка. Представленные результаты численного моделирования демонстрируют вычисление указанных операторов с высоким качеством.

Ключевые слова: оптическое дифференцирование, вторая производная, оператор Лапласа, слоистая структура, передаточная функция.

Цитирование: Досколович, Л. Л. Оптическое дифференцирование второго порядка трехмерного светового пучка с использованием слоистой металлодиэлектрической структуры / Л. Л. Досколович, А. Кашапов, Е. Безус, Н. Головастиков, Д. Быков // HOLOEXPO 2023: 20-я Международная конференция по голографии и прикладным оптическим технологиям (Сочи, 12–15 сентября): Тезисы докладов. — СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2023. — С. 59–68.