Главная – Журналы – Автометрия 2015 номер 6

Представлены результаты детального исследования газоразрядного He-Ne-лазера с длиной волны 1,52 мкм для телекоммуникационных систем. Измерен ряд важных параметров лазера, таких как расходимость лазерного излучения мощность лазера в зависимости от температуры, стабильность мощности лазера, шумовые характеристики излучения и др. Указано на возможность микроминиатюризации лазера, что представляет интерес при применении его в условиях высокого уровня электромагнитных помех.

Разработана имитационная модель процесса модуляции лазерного диода многоканальными ТВ-сигналами 64-QAM и 256-QAM. Критерием оценки качества ТВ-сигнала принято отношение сигнал/шум (С/Ш). Исследуется влияние нелинейности ватт-амперной характеристики на С/Ш. Приведены результаты моделирования в виде зависимости максимального количества передаваемых каналов от глубины оптической модуляции при определённых требованиях С/Ш. Имитационная модель реализована на языке объектно-ориентированного программирования Delphi 7.

Представлены результаты экспериментальных исследований по распределению квантового ключа в оптоволоконных линиях связи с применением сверхпроводящих детекторов. Для экспериментальной установки на основе автокомпенсационной оптической схемы получена генерация ключа при длине оптоволокна 101,1 км. На основе поляризационного кодирования фотонов впервые продемонстрирована возможность распределения квантового ключа на расстояния свыше 300 км по оптоволокну.

Представлены результаты экспериментальных исследований режима активной синхронизации мод в полупроводниковом лазере с внешним резонатором. Исследованы два варианта получения режимов активной синхронизации мод: путём модуляции от внешнего генератора с частотой, близкой к межмодовой частоте внешнего резонатора лазера, и путём модуляции тока лазера на частоте межмодовых биений внешнего резонатора лазера через цепь обратной связи с усилением. В первом случае экспериментально достигнута стабильность межмодовых биений, а во втором - показано, что при модуляции тока полупроводникового лазера усиленным сигналом межмодовых биений, полученным с выхода фотодетектора, достигается устойчивый режим синхронизации мод также при перестройке их частоты, т. е. режим синхронизации c перестройкой межмодовой частоты при перестройке оптического резонатора. Исследованы процессы, сопровождающие синхронизацию мод, в частности эффект затягивания и устойчивости режима синхронизации мод и возможности получения высокостабильных межмодовых биений за счёт подавления амплитудной составляющей шума в модулирующем сигнале. Делается попытка феноменологического рассмотрения процесса затягивания и фазового удержания межмодовой частоты.

Проведены исследования формы дифракционной структуры киноформного поворотного элемента, предназначенного для фокусировки мощных лазерных пучков с длиной волны 10,6 мкм. Получены формулы для расчёта световых потерь, вызванных наклоном падающего пучка, дифракцией и технологическим размытием крутого склона структуры. Показано, что высота структуры должна изменяться от минимального до максимального значения в зависимости от азимутального угла. Определено, что световые потери, вызванные затенением из-за наклонного падения лучей, достаточно низкие (0,6-1,3 %), а из-за дифракции - на порядок меньше и могут не учитываться. Потери, обусловленные технологическим размытием склона и отклонением высоты структуры от расчётного значения (при несоблюдении азимутальной зависимости), могут быть выше 10 %.

Представлены результаты моделирования распространения многоканального излучения в условиях свободной дифракции и отмечены особенности, проявляющиеся у данного типа пучков в указанных условиях. Также рассмотрено влияние на качество излучения искажений, возникающих в турбулентной атмосфере, и выполнен анализ эффективности адаптивной компенсации атмосферной турбулентности.

Зарегистрированы собственные колебания сферической поверхности раздела газа и жидкости в пузырьке. Показана возможность измерения геометрических параметров покоящихся и движущихся частиц дисперсной фазы с помощью лазерного доплеровского анемометра. Разработан метод одновременного определения размера и скорости пузырька или капли в двухфазном потоке. Проведено сравнение средних размеров группы пузырьков, закрепившихся на линейке, полученных двумя независимыми методами: анализом изображения и обработкой доплеровского сигнала, содержащего информацию о собственных колебаниях сферической границы раздела сред. Подтверждена возможность использования лазерного доплеровского анемометра для одновременного измерения скорости и размера пузырьков или капель в двухфазном потоке.

Проводится анализ теоретических результатов эволюции энергии в кольцевом и линейном резонаторах диссипативных солитонных волоконных лазеров. Корректность теоретических результатов подтверждена посредством математического моделирования.

Предложен экспресс-метод оценки коэффициента эффективности передачи энергии возбуждения между ионами иттербия и эрбия по измерению относительной интенсивности люминесценции в различных спектральных областях в заготовке активного волокна с учётом концентрации активных ионов, а также их спектроскопических констант.

Представлен метод, с помощью которого вычисляются поперечные составляющие скорости ветра на входной апертуре адаптивной системы по координатам энергетических центров тяжести фокальных пятен, измеренным датчиком волнового фронта Шэка - Гартмана. Определены границы применимости метода для данных, полученных в эксперименте на атмосферной трассе, в зависимости от интенсивности турбулентных искажений и от параметров оптической части датчика.

Проведено исследование интерактивного моделирования геометрических форм, заданных математическими функциями. Предложен метод интерактивного моделирования функционально заданных объектов без предварительной триангуляции. Это позволяет точнее создавать трёхмерные формы и упрощает систему моделирования. Для быстрой визуализации объектов используется метод, адаптированный для графических ускорителей.

Рассматривается современное состояние элементной базы неохлаждаемых тепловизионных матриц, основанных на теплоизоляции их чувствительных элементов и на накоплении за время кадра тепла в объёме элемента. Описываются особенности функционирования и конструкции как резистивных микроболометров, так и пироэлектрических элементов, их характерные параметры. Рассматриваются перспективы улучшения параметров теплоизолированных чувствительных элементов мегапиксельных матриц. Отмечается, что основным фактором, ограничивающим дальнейшее улучшение параметров пикселей в тепловизионных матрицах и увеличение размера последних, является величина теплового сопротивления между чувствительным элементом и подложкой. При современном уровне технологии величина теплового сопротивления практически достигла предельных значений и для дальнейшего повышения чувствительности элементов и их быстродействия, увеличения размеров мегапиксельных неохлаждаемых ИК-матриц требуется другой физический принцип функционирования ИК-приёмников, исключающий необходимость их теплоизоляции. Принцип, основанный на использовании пироэлектрических эффектов, будет рассмотрен в следующей работе.

Представлен экспериментальный метод изготовления сенсора и оптимизации его характеристик на основе металл-диэлектрической структуры (Al + ZnS). Исследован коэффициент отражения света -поляризация) от слоя алюминия в зависимости от его толщины при разных углах падения на длине волны 532 нм. На основании расчётов, которые качественно совпадают с экспериментальными результатами, изготовлена структура, состоящая из согласованных слоёв алюминия и сульфида цинка и имеющая повышенное угловое разрешение по сравнению с алюминиевой плёнкой без диэлектрического покрытия. Оценочный предел детектирования сенсора на основе данной структуры при угловых измерениях составил RIU (единица коэффициента преломления)/

Предложена методика расчёта дистанционной характеристики оптоэлектронных систем, обеспечивающая повышенную точность по сравнению с известными методиками. Проведено сравнение теоретических результатов с экспериментальными.

Проведены синтез и анализ алгоритмов повышения разрешения по серии изображений, искажённых аппликативными помехами, проявляющимися в виде локальных областей закрытия случайной формы. В основе лежит реализация алгоритма оптимальной линейной фильтрации в блочной форме, синтезируемого с учётом возможности появления ложных наблюдений в отдельных элементах анализируемых изображений. Предложен способ включения результатов независимой сегментации каждого отдельного изображения в процедуру рекуррентной фильтрации, что позволяет повысить качество итоговой обработки.

Рассматриваются структура и алгоритмы управления контроллера высоковольтного источника с выходными напряжением до 60 кВ и мощностью до 30 кВт. Источник разработан для применения в составе созданного в Институте ядерной физики СО РАН энергоблока установок электронно-лучевой сварки. Для получения качественных сварных соединений требуется высокая стабильность энергии электронного пучка. При этом стандартным режимом работы является быстрая и глубокая модуляция электронного тока. Решена задача достижения высокого качества регулирования и ограничения переходных искажений выходного напряжения источника. Ошибка установки и стабилизации выходного напряжения составляет 0,1 %, что позволяет получать высокое качество сварки. Переходные искажения при 100 %-ной модуляции тока нагрузки не превышают величины 1 %, что вместе с высокой скоростью реакции источника на пробой в нагрузке (энергия, выделяющаяся при пробое, менее 15 Дж) защищает свариваемые детали и элементы пушки от повреждения электронным лучом.

Представлен анализ аналого-цифровых преобразователей, функционирующих в позиционных и непозиционных системах счисления. Предложен новый метод аналого-цифрового преобразования на основе свойств модулярной системы счисления.