Известия Саратовского университета.

Новая серия. Серия Физика

ISSN 1817-3020 (Print)
ISSN 2542-193X (Online)

Для цитирования:

Зимняков Д. А., Алонова М. В., Федорова В. А., Скрипаль А. В. Статистические свойства GB спекл-полей: влияние глубины модуляции фазы синтезируемыми GB апертурами // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Физика. 2022. Т. 22, вып. 3. С. 194-206. DOI: 10.18500/1817-3020-2022-22-3-194-206, EDN: PSAMXX

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
Опубликована онлайн: 
30.09.2022
Полный текст в формате PDF(Ru):
скачать
(загрузок: 338)
Язык публикации: 
русский
Рубрика: 
Оптика и спектроскопия. Лазерная физика
Тип статьи: 
Научная статья
УДК: 
535.417:575.113.12:578.54
DOI: 
10.18500/1817-3020-2022-22-3-194-206
EDN: 
PSAMXX

Статистические свойства GB спекл-полей: влияние глубины модуляции фазы синтезируемыми GB апертурами

Авторы: 
Зимняков Дмитрий Александрович, Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю. А.
Алонова Марина Васильевна, Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю. А.
Федорова Валентина Анатольевна, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Скрипаль Анатолий Владимирович, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Аннотация: 

Представлены результаты теоретических исследований статистических свойств GB спекл-полей, отображающих цифровую версию генетической структуры биологического объекта, в зависимости от глубины модуляции фазы коллимированного когерентного пучка, считывающего информацию с синтезированных GB фазовых экранов. В качестве исходных данных для синтеза модельного GB экрана использована последовательность нуклеотидов таргетного гена B602L возбудителя африканской чумы свиней (АЧС) модельного штамма HuB20. Полученные теоретические данные сопоставлены с аналогичными результатами для модельных фазовых экранов с гауссовым и равномерным распределениями локальных фазовых сдвигов. Установлено, что синтезированное GB спекл-поле, в отличие от моделируемых спекл-полей для гауссового и равномерного распределений фазовых сдвигов в порождающих спеклы фазовых экранах, характеризуется значительными осцилляциями когерентной составляющей спекл-поля при возрастании глубины модуляции фазы считывающего пучка фазовым экраном. Это обусловлено особенностями статистики кодонов в отображаемой нуклеотидной последовательности таргетного гена АЧС. Приведены оригинальные модельные данные о чувствительности синтезируемых GB полей к обусловленным мутациями замещениям кодонов в исходной последовательности для таргетного гена штамма HuB20.

Ключевые слова: 
нуклеотиды
кодоны
таргетный ген
спекл-поле
GB-спеклы
Благодарности: 
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (проект № 22-21-00194).
Список источников: 
  1. Гудмен Дж. Статистическая оптика. М. : Мир, 1988. 528 с.
  2. Франсон M. Оптика спеклов. М. : Мир, 1980. 171 с.
  3. Jacquot P., Rastogi P. K. Speckle Motions Induced by Rigid-Body Movements in Free Space Geometry : An Explicit Investigation and Extension to New Cases // Appl. Opt. 1979. Vol. 18. P. 2022–2032.
  4. Ennos A. E. Speckle Interferometry // Progress in Optics. 1978. Vol. 16. P. 235–286.
  5. Leendertz J. A. Interferometric displacement measurement on scattering surfaces utilizing speckle effect // Journal of Physics E : Scientific Instruments. 1970. Vol. 3, № 3. P. 214.
  6. Stetson K. A. Speckle Metrology // Optical Metrology. 1987. Vol. 131. P. 499–512.
  7. Jones R., Wykes C. Holographic and speckle interferometry. Cambridge University Press, 1989. 368 p.
  8. Stetson K. A. Analysis of double-exposure speckle photography with two-beam illumination // JOSA. 1974. Vol. 64, № 6. P. 857–861.
  9. Speckle metrology / ed. R. Erf. Elsevier, 2012. 331 p.
  10. Stetson K. A. Problem of defocusing in speckle photography, its connection to hologram interferometry, and its solutions // JOSA. 1976. Vol. 66, № 11. P. 1267–1271.
  11. Спектроскопия оптического смешения и корреляция фотонов / под ред. Г. Камминс, Э. Пайк. M. : Мир, 1978. 584 с.
  12. Schmitz K. S. An introduction to dynamic light scattering by macromolecules. New York : Academic Press, 1990. 470 p.
  13. Maret G., Wolf P. E. Multiple light scattering from disordered media. The effect of Brownian motion of scatterers // Zeitschrift für Physik B Condensed Matter. 1987. Bd. 65, № 4. S. 409–413.
  14. Pine D. J., Weitz D. A., Chaikin P. M., Herbolzheimer E. Diffusing wave spectroscopy // Phys. Rev. Lett. 1988. Vol. 60, № 12. P. 1134.
  15. Brunel L., Brun A., Snabre P., Cipelletti L. Adaptive Speckle Imaging Interferometry : A new technique for the analysis of micro-structure dynamics, drying processes and coating formation // Opt. Exp. 2007. Vol. 15, № 23. P. 15250–15259.
  16. Zakharov P., Cardinaux F., Scheffold F. Multispeckle diffusing-wave spectroscopy with a single-mode detection scheme // Phys. Rev. E. 2006. Vol. 73, № 1. P. 011413.
  17. Кейсесент Д. Оптическая обработка информации. М. : Мир, 1980. 350 с.
  18. Салтыков Ю. В., Ульянов С. С., Колосова А. А., Филонова Н. Н., Федорова В. А. Анализ нуклеотидных последовательностей гена GPCR представителей рода capripox-virus с помощью спекл-интерферометрии GB-спеклов и вычитания их изображений // Математическое моделирование, компьютерный и натурный эксперимент в естественных науках. 2020. № 2. С. 1– 23.
  19. Ulyanov S. S., Zaytsev S. S., Ulianova O. V., Saltykov Y. V., Feodorova V. A. Using of methods of speckle optics for Chlamydia trachomatis typing // Saratov Fall Meeting 2016 : Optical Technologies in Biophysics and Medicine XVIII. 2017. Vol. 10336. P. 103360D.
  20. Ulyanov S. S., Ulianova O. V., Zaytsev S. S., Saltykov Y. V., Feodorova V. A. Statistics on genebased laser speckles with a small number of scatterers : Implications for the detection of polymorphism in the Chlamydia trachomatis omp1 gene // Las. Phys. Lett. 2018. Vol. 15, № 4. P. 045601.
  21. Zimnyakov D. A., Oh J. T., Sinichkin Y. P., Trifonov V. A., Gurianov E. V. Polarization-sensitive speckle spectroscopy of scattering media beyond the diffusion limit // JOSA A. 2004. Vol. 21, № 1. P. 59–70.
  22. Вентцель Е. С., Овчаров Л. А. Теория случайных процессов и ее инженерные приложения. М. : КНОРУС, 2018. 448 с.
Поступила в редакцию: 
21.04.2022
Принята к публикации: 
30.05.2022
Опубликована: 
30.09.2022
  • 906 просмотров