Безлинзовая оптика – техника получения изображения объектов компьютерным методом, позволяющая обойтись без оптических приборов (линз). Существовавшие до недавнего времени алгоритмы позволяли работать только с излучением, распространяющимся перпендикулярно исследуемому объекту.

Отражательная микроскопия особенно актуальна для диапазона мягкого рентгеновского излучения, где уже работают лабораторные рентгеновские лазеры и лазеры на свободных электронах. В связи с этим специалистами Лаборатории рентгеновской оптики ФИАН разрабатываются методы решения параболического уравнения с начальными условиями, заданными на поверхностях произвольной формы и ориентации. В результате впервые получена точная формула, обобщающая известный интеграл Френеля, позволяющая решить данную задачу в случаях произвольного направления излучения относительно предмета. На основе этой формулы в лаборатории создана компьютерная программа, являющаяся основным инструментом новой безлинзовой технологии контроля изображения.

К настоящему времени получен усовершенствованный вариант компьютерной программы, позволяющий, в рамках допустимых приближений параболического уравнения, с высокой точностью определять поля излучения неплоских объектов. Полученные результаты позволят расширить поле численных и реальных экспериментов с лазерным излучением.

Рис. 1. Дифракция букв, полученная наклонным под углом 2 градуса излучением на различных расстояниях до детектора (детектор параллелен объекту).

В настоящее время в рентгеновской оптике, как правило, приходится иметь дело с отражениями под малым углом, при том, что существующий метод получения изображений путём восстановления фазы волн разработан только для геометрии нормального падения пучка на прозрачный объект. Очевидно, что столь сложная задача как определение формы поверхностей с помощью существующего метода восстановления фазы решена быть не может. Поиск такого решения стал одной из основных тем исследований Лаборатории рентгеновской оптики.

Комментирует научный сотрудник Лаборатории рентгеновской оптики ФИАН, кандидат физико-математических наук Николай Попов:

«Удивительно, что этой задачей до сих пор никто не занимался. Польза от ее решения для рентгеновской оптики кажется очевидной. В ходе проведённой работы выяснились интересные аналитические детали, в частности, выяснилось, что решение задачи не сводится к масштабированию интеграла Френеля».

Полученные результаты планируется использовать для контроля рентгеновских зеркал в международном проекте XFEL – проекте создания рентгеновского лазера на свободных электронах.