МОСКВА, 30 ноя — РИА Новости. Ученые кафедры лазерной физики Института лазерных и плазменных технологий Национального исследовательского ядерного университета "МИФИ" предложили схему оптического кодирования информации, основанную на принципе формирования волнового фронта и работающую с пространственно-некогерентным освещением. Такая схема эффективна при создании высокозащищенных скоростных систем кодирования: защиту обеспечивает двухмерность динамически сменяемые кодирующие ключи. Результаты исследования опубликованы в авторитетном научном журнале "Laser Physics Letters".
Сегодня во всем мире активно ведутся исследования по созданию систем оптического кодирования. Основное направление таких исследований – разработка перспективных систем оптического кодирования информации с полностью когерентным лазерным освещением. Подобные исследования несовместимы с обычными фото- и видеокамерами, поскольку требуют использования сложных голографических методов и ориентированы на элементную базу следующего поколения.
Более эффективным с практической точки зрения подходом специалисты называют разработку средств оптического кодирования, использующих пространственно-некогерентное квазимонохроматическое (одноцветное) освещение. Они обеспечивают возможность аппаратной реализации на основе фото- и видеокамер уже сегодня выпускаемых серийно.
Коллектив НИЯУ МИФИ реализовал именно этот подход. Информация для кодирования в данном случае отображается как QR код на жидкокристаллическом амплитудном пространственно-временном модуляторе света, который освещается монохроматическим лазерным излучением. Излучение предварительно пропускается через вращающийся матовый рассеиватель, разрушающий его пространственную когерентность. В качестве кодирующего элемента ученые использовали жидкокристаллический фазовый модулятор света, на котором отображаются заранее синтезированные дифракционные оптические элементы. Фотосенсор камеры регистрирует оптическую свертку изображения, которое выводится амплитудным модулятором, с импульсным откликом дифракционного элемента, выведенного на фазовом модуляторе.
МИФИ: неизвестный архив ядерного университета
Первый пуск ядерного реактора ИРТ-2000 в МИФИ (26 мая 1967 года). Исследовательский Реактор Типовой, проектной тепловой мощностью 2000 кВт, уже 50 лет используется учеными университета в исследованиях в области физики реакторов, нейтронной физики, радиационной физики полупроводников и диэлектриков, радиационного материаловедения, ядерной физики и медицинской физики.
© Фото из архива НИЯУ МИФИ
1 из 12
Настройка ионизационного калориметра сотрудниками МИФИ (1964 год). Вес "железа" составлял 40 тонн, поэтому процесс создания и монтажа калориметра проходил под лозунгом, закрепленном под потолком круглого лабораторного зала: «Физик должен работать физически!»
© Фото из архива НИЯУ МИФИ
2 из 12
В 1977 году сотрудниками МИФИ был разработан малогабаритный гамма-телескоп "Елена-Ф", предназначенный для регистрации потоков гамма-квантов и электронов с высокой энергией в околоземном космическом пространстве и верхних слоях атмосферы. В 1979 году телескоп был доставлен на орбиту.
© Фото из архива НИЯУ МИФИ
3 из 12
Доцент кафедры ядерной физики МИФИ А.А. Поляков (крайний слева) в присутствии руководства Республики Куба запускает разработанный для страны подкритический стенд (1968 год).
© Фото из архива НИЯУ МИФИ
4 из 12
Сотрудник МИФИ Габриэль Николаевич Алексаков показывает советскому полярнику Э.Т. Кренкелю разработанный им компактный транзисторный телевизор "Малахит" (1964 год). "Малахит" не стал эпохой в ряду промышленного потребительского товара, однако он помог преодолеть стереотип мышления типа "можно-нельзя", чем и интересен для истории отечественной электроники.
© Фото из архива НИЯУ МИФИ
5 из 12
Персональный аналоговый компьютер АВК-6. Комплекс разработан в студенческом конструкторском бюро по автоматике (СКИБ-А) МИФИ в 1976 году и представляет последнюю серию отечественных аналоговых ЭВМ, позволяющих моделировать динамические процессы. Фрунзенским и Киевским заводами было изготовлено 3 000 экземпляров АВК, которые затем использовались в лабораториях более 200 учебных заведений СССР.
© Фото из архива НИЯУ МИФИ
6 из 12
Блок ЦВМ для определения момента сброса атомной бомбы с высоты не менее 20 км был разработан коллективом лаборатории НИС-1 кафедры управляющих и специализированных вычислительных машин под руководством профессора Ф.В. Майорова.
© Фото из архива НИЯУ МИФИ
7 из 12
В 1955 году советские физики Н.Г. Басов и А.М. Прохоров создали первый в СССР экспериментальный молекулярный квантовый генератор (мазер), который стал прообразом всех современных лазеров. В 1964 году за "фундаментальные работы в области квантовой электроники, которые привели к созданию генераторов и усилителей на лазерно-мазерном принципе", Басову и Прохорову была присуждена Нобелевская премия по физике.
© Фото из архива НИЯУ МИФИ
8 из 12
Лауреат Нобелевской премии по физике Николай Геннадиевич Басов, выпускник МИФИ 1950 г., со студентами, 1960-е годы.
© Фото из архива НИЯУ МИФИ
9 из 12
Первый в стране многоканальный зонд с бесконтактной связью разработан и изготовлен в МИФИ в 1971 году. Он был предназначен для измерения гидрофизических параметров океана методом вертикального зондирования.
© Фото из архива НИЯУ МИФИ
10 из 12
Ежегодный шуточный ритуал посвящения в студенты МИФИ. Является традицией университета. Первокурсники должны принести клятву, споткнуться о "порог знаний", прикоснуться к одному из предметов, соответствующих выбранной специальности (радиолампа, микросхема, половина гири и т.п.). Лишь после этого, по легенде, первокурсники становятся полноправными членами большого и дружного коллектива мифистов.
© Фото из архива НИЯУ МИФИ
11 из 12
Первый номер университетской газеты МИФИ "Инженер-физик" (1960 год). Первый номер стоил 10 копеек. Деньги за газету брали вплоть до конца ХХ века. Во второй половине 90-х годов в холле главного корпуса вместе с пачкой газет стоял ящик, куда надо было класть рубль за экземпляр газеты. 28 октября 1998 года сентябрьский номер газеты «Инженер-физик» был доставлен на борт космической станции «Мир», где в это время совершал космический полет выпускник МИФИ, космонавт-исследователь Сергей Авдеев.
© Фото из архива НИЯУ МИФИ
12 из 12
Первый пуск ядерного реактора ИРТ-2000 в МИФИ (26 мая 1967 года). Исследовательский Реактор Типовой, проектной тепловой мощностью 2000 кВт, уже 50 лет используется учеными университета в исследованиях в области физики реакторов, нейтронной физики, радиационной физики полупроводников и диэлектриков, радиационного материаловедения, ядерной физики и медицинской физики.
© Фото из архива НИЯУ МИФИ
1 из 12
Настройка ионизационного калориметра сотрудниками МИФИ (1964 год). Вес "железа" составлял 40 тонн, поэтому процесс создания и монтажа калориметра проходил под лозунгом, закрепленном под потолком круглого лабораторного зала: «Физик должен работать физически!»
© Фото из архива НИЯУ МИФИ
2 из 12
В 1977 году сотрудниками МИФИ был разработан малогабаритный гамма-телескоп "Елена-Ф", предназначенный для регистрации потоков гамма-квантов и электронов с высокой энергией в околоземном космическом пространстве и верхних слоях атмосферы. В 1979 году телескоп был доставлен на орбиту.
© Фото из архива НИЯУ МИФИ
3 из 12
Доцент кафедры ядерной физики МИФИ А.А. Поляков (крайний слева) в присутствии руководства Республики Куба запускает разработанный для страны подкритический стенд (1968 год).
© Фото из архива НИЯУ МИФИ
4 из 12
Сотрудник МИФИ Габриэль Николаевич Алексаков показывает советскому полярнику Э.Т. Кренкелю разработанный им компактный транзисторный телевизор "Малахит" (1964 год). "Малахит" не стал эпохой в ряду промышленного потребительского товара, однако он помог преодолеть стереотип мышления типа "можно-нельзя", чем и интересен для истории отечественной электроники.
© Фото из архива НИЯУ МИФИ
5 из 12
Персональный аналоговый компьютер АВК-6. Комплекс разработан в студенческом конструкторском бюро по автоматике (СКИБ-А) МИФИ в 1976 году и представляет последнюю серию отечественных аналоговых ЭВМ, позволяющих моделировать динамические процессы. Фрунзенским и Киевским заводами было изготовлено 3 000 экземпляров АВК, которые затем использовались в лабораториях более 200 учебных заведений СССР.
© Фото из архива НИЯУ МИФИ
6 из 12
Блок ЦВМ для определения момента сброса атомной бомбы с высоты не менее 20 км был разработан коллективом лаборатории НИС-1 кафедры управляющих и специализированных вычислительных машин под руководством профессора Ф.В. Майорова.
© Фото из архива НИЯУ МИФИ
7 из 12
В 1955 году советские физики Н.Г. Басов и А.М. Прохоров создали первый в СССР экспериментальный молекулярный квантовый генератор (мазер), который стал прообразом всех современных лазеров. В 1964 году за "фундаментальные работы в области квантовой электроники, которые привели к созданию генераторов и усилителей на лазерно-мазерном принципе", Басову и Прохорову была присуждена Нобелевская премия по физике.
© Фото из архива НИЯУ МИФИ
8 из 12
Лауреат Нобелевской премии по физике Николай Геннадиевич Басов, выпускник МИФИ 1950 г., со студентами, 1960-е годы.
© Фото из архива НИЯУ МИФИ
9 из 12
Первый в стране многоканальный зонд с бесконтактной связью разработан и изготовлен в МИФИ в 1971 году. Он был предназначен для измерения гидрофизических параметров океана методом вертикального зондирования.
© Фото из архива НИЯУ МИФИ
10 из 12
Ежегодный шуточный ритуал посвящения в студенты МИФИ. Является традицией университета. Первокурсники должны принести клятву, споткнуться о "порог знаний", прикоснуться к одному из предметов, соответствующих выбранной специальности (радиолампа, микросхема, половина гири и т.п.). Лишь после этого, по легенде, первокурсники становятся полноправными членами большого и дружного коллектива мифистов.
© Фото из архива НИЯУ МИФИ
11 из 12
Первый номер университетской газеты МИФИ "Инженер-физик" (1960 год). Первый номер стоил 10 копеек. Деньги за газету брали вплоть до конца ХХ века. Во второй половине 90-х годов в холле главного корпуса вместе с пачкой газет стоял ящик, куда надо было класть рубль за экземпляр газеты. 28 октября 1998 года сентябрьский номер газеты «Инженер-физик» был доставлен на борт космической станции «Мир», где в это время совершал космический полет выпускник МИФИ, космонавт-исследователь Сергей Авдеев.
© Фото из архива НИЯУ МИФИ
12 из 12
Применение таких модуляторов позволяет осуществлять смену кодирующих ключей в режиме реального времени. Декодирование осуществляется программным методом цифровой деконволюции (обратной свертки при обработке сигналов) со стабилизацией решения.
В результате исследования ученые успешно закодировали и программно декодировали изображения QR кодов размером до 129×129 элементов. При этом процент ошибочно декодированных пикселей не превысил 0,05%. Это свидетельствует о высоком отношении "сигнал/шум" разработанной схемы: то есть, ее практические использование позволяет избегать "зернистости" изображения при его распознавании.
"Новизна нашей работы состоит, во-первых, в применении монохроматического пространственно-некогерентного освещения сцены кодирования – это позволяет избежать возникновения спекл-шума и не требует голографических методов регистрации. Во-вторых, использование компьютерно-синтезируемых фазовых дифракционных элементов позволяет сформировать требуемый кодирующий волновой фронт и минимизирует потери излучения в системе", – прокомментировал доцент Института лазерных и плазменных технологий НИЯУ МИФИ Виталий Краснов.
