Об одной задаче синтеза нанооптических защитных элементов

Ключевые слова:

нанооптические элементы, плоская компьютерная оптика, электронно-лучевая литография, обратные задачи, компьютерно-синтезированные голограммы, защита от подделок, распознавание образов

Аннотация

Рассматривается проблема математического моделирования и синтеза нанооптических элементов, формирующих двумерные изображения для автоматического контроля их подлинности. Обратная задача синтеза ставится в скалярном волновом приближении Френеля. Задача сводится к решению нелинейного операторного уравнения Фредгольма первого рода, для решения которого предлагаются эффективные численные методы. Разработанные нанооптические элементы при их освещении когерентным излучением формируют двумерные изображения, используемые для автоматизированной идентификации. Предложенная процедура идентификации инвариантна относительно поворота и сдвига изображения. С использованием электронно-лучевой литографии изготовлены образцы нанооптических элементов для излучения с длиной волны 650 нанометров. Технология нанолитографии позволяет формировать микрорельеф с точностью до 20 нанометров. Разработанные оптические элементы устойчивы к частичному повреждению микрорельефа и могут быть использованы для идентификации банкнот, документов и др.

Литература

  1. Sauer H., Chavel P., Erdei G. Diffractive optical elements in hybrid lenses: modeling and design by zone decomposition // Applied Optics. 1999. 38, N 31. 6482-6486.
  2. Belloni F., Monneret S. Quadrant kinoform: an approach to multiplane dynamic three-dimensional holographic trapping // Applied Optics. 2007. 46, N 21. 4587-4593.
  3. Tan Q., Yan Y., Jin G., Xu D. Fine design of diffractive optical element for beam transform // Proc. SPIE. Vol. 4443. 2001. 184-188. doi 10.1117/12.446750.
  4. Duan X., Zhou G., Huang Y., Shang Y., Ren X. Theoretical analysis and design guideline for focusing subwavelength gratings // Optics Express. 2015. 23, N 3. 2639-2646.
  5. Karvinen P. et al. Kinoform diffractive lenses for efficient nano-focusing of hard X-rays // Optics Express. 2014. 22, N 14. 16676-16685.
  6. Macko P., Whelan M.P. Fabrication of holographic diffractive optical elements for enhancing light collection from fluorescence-based biochips // Optics Letters. 2008. 33, N 22. 2614-2616.
  7. Jang J.-H. et al. 3D micro- and nanostructures via interference lithography // Adv. Funct. Mater. 2007. 17, N 16. 3027-3041.
  8. Jenness N.J., Hill R.T., Hucknall A., Chilkoti A., Clark R.L. A versatile diffractive maskless lithography for single-shot and serial microfabrication // Optics Express. 2010. 18, N 11. 11754-11762.
  9. Гончарский А.А., Гончарский А.В. Компьютерная оптика. Компьютерная голография. М.: Изд-во Моск. ун-та, 2004.
  10. Гончарский A.A., Дурлевич С.Р. Об одной задаче синтеза нанооптических элементов для формирования динамических изображений // Вычислительные методы и программирование. 2013. 14. 343-347.
  11. Гончарский A.A. Об одной задаче синтеза нанооптических элементов // Вычислительные методы и программирование. 2008. 9. 405-408.
  12. Гончарский А.В., Кочиков И.В., Матвиенко А.Н. Реконструктивная обработка и анализ изображений в задачах вычислительной диагностики. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1993.
  13. Boutry G.A. Augustin Fresnel: his time, life and work, 1788-1827 // Science Progress. Vol. 36. London: Murray, 1949. 587-604.
  14. Тихонов А.Н. О решении некорректно поставленных задач и методе регуляризации // Докл. АН СССР. 1963. 151, № 3. 501-504.
  15. Tikhonov A.N. On the problems with approximately specified information // Ill-posed problems in the natural sciences. M.: Mir, 1987. 13-20.
  16. Лаврентьев М.М. О некоторых некорректных задачах математической физики. Новосибирск: Сиб. отд. АН СССР, 1962.
  17. Иванов В.К. О приближенном решении операторных уравнений первого рода // Журн. вычисл. матем. и матем. физики. 1966. 6, № 6. 1089-1094.
  18. Bakushinsky A., Goncharsky A. Ill-posed problems: theory and applications. Dordrecht: Kluwer Academic Publishers, 1994.
  19. Гончарский А.А., Туницкий Д.В. Об обратной задаче синтеза оптических элементов для лазерного излучения // Вычислительные методы и программирование. 2006. 7. 138-162.
  20. Lesem L.B., Hirsch P.M., Jordan J.A. The kinoform: a new wavefront reconstruction device // IBM J. Res. Dev. 1969. 13. 105-155.
  21. Kuzmenko A.V. Weighting iterative Fourier transform algorithm of the kinoform synthesis // Optics Letters. 2008. 33, N 10. 1147-1149.
  22. Yang S., Shimomura T. Iterative multikinoform method for improving the reconstruction of kinoform // Optical Review. 1997. 4, N 6. 660-665.
  23. Nozaki S., Chen Y.-W., Nakao Z. A new approach based on simulated annealing to kinoform optimization // Proc. SPIE. Vol. 3956. 2000. 160-166. doi 10.1117/12.379990
  24. Гончарский А.В., Попов В.В., Степанов В.В. Введение в компьютерную оптику. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1991.
  25. Sarid D. Scanning force microscopy. New York: Oxford Univ. Press, 1991.
Опубликован
2015-05-29
Как цитировать
Гончарский, А., & Дурлевич, С. (2015). Об одной задаче синтеза нанооптических защитных элементов. Вычислительные методы и программирование, 16(44), 290-297. https://doi.org/10.26089/NumMet.v16r228
Раздел 1. Вычислительные методы и приложения

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)