Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

06.17 Акустооптические эффекты, оптоакустика, акустическая визуализация, акустическая микроскопия и акустическая голография

 

Юшков К.Б. «Цифровой алгоритм управления программируемыми акустооптическими фильтрами: численное моделирование контраста и быстродействия» Известия высших учебных заведений. Радиофизика, 62, № 11, с. 875-889 (2019)

Формирование радиочастотных волновых пакетов с заданным спектром лежит в основе управления акустооптическими фильтрами с синтезируемой функцией пропускания. Проанализированы цифровые методы синтеза таких радиосигналов на основе дискретного преобразования Фурье. Предложен усовершенствованный метод формирования управляющих радиосигналов, позволяющий повысить контраст спектральной модуляции. Проведено численное моделирование комплекснозначных функций пропускания акустооптичеcкого фильтра в режиме спектральной модуляции и выполнена оценка быстродействия цифровых алгоритмов формирования управляющих сигналов.

Известия высших учебных заведений. Радиофизика, 62, № 11, с. 875-889 (2019) | Рубрики: 04.14 06.17

 

Григорьевский В.И. «Влияние вторичного рассеяния Рэлея на характеристики пассивного лидара для обнаружения лазерного излучения в атмосфере» Журнал радиоэлектроники, № 2, с. 14 (2019)

Решена задача определения величины принимаемой рассеянной оптической мощности от сторонних слаборасходящихся лазерных пучков, распространяющихся в атмосфере Земли, пассивным лазерным локатором (лидаром) в слабозамутненной атмосфере с учетом вторичного рассеяния Рэлея и определен радиус действия лидара для этих условий. В ночных условиях без солнечной засветки радиус действия лидара может составлять более 4500 км при обнаружении пучков с мощностью порядка 100 кВт в диапазоне длин волн ∼1600 нм. При наличии солнечной засветки радиус действия уменьшается на порядок. Проведен также расчет зависимости радиуса обнаружения и принимаемой лидаром мощности для длин волн стороннего излучения в диапазонах 1650 нм, 1000 нм и 500 нм. Несмотря на то, что рассеяние обратно пропорционально четвертой степени длины волны света, на больших расстояниях радиус действия лидара уменьшается с уменьшением длины волны стороннего излучения из-за существенно больших потерь от вторичного рэлеевского рассеяния. Динамический диапазон радиуса обнаружения на длине волны 500 нм составляет величину от ∼20 км при локации пучков мощностью ∼10 Вт до ∼200 км при локации мощных пучков ∼100 000 Вт, что меньше, чем на других длинах волн. Однако в реальной атмосфере всегда присутствуют частицы дымки (аэрозоли), и практически всегда, кроме молекулярного, есть и аэрозольное рассеяние, которое может ограничивать дальность обнаружения и величину принимаемых сигналов, полученных в рамках представленной модели. Экспериментальные и теоретические данные согласуются между собой в области небольшой величины дальности обнаружения и мощности стороннего пучка, что подтверждает правильность теоретического подхода к решаемой задаче и позволяет экстраполировать результаты на большие мощности пучков.

Журнал радиоэлектроники, № 2, с. 14 (2019) | Рубрики: 06.14 06.17

 

Никишин Е.Л., Павлова М.В., Сучилин А.В. «Метод визуализации пространственно-неоднородных акустических полей от микрообъектов на основе акустооптического взаимодействия в системе с двойным преобразованием Фурье» Известия Саратовского государственного университета. Новая серия. Серия: Физика, 19, № 3, с. 178-187 (2019)

Представлен метод акустооптической визуализации на основе двойного преобразования Фурье. В гибридном акустооптическом процессоре двойное Фурье-преобразование реализуется в процессе преобразования акустического сигнала от объекта акустической линзой, образованной сопряженными сферическими поверхностями двух кристаллов, и последующей обработки дифрагированного в фотоупругой среде света оптической собирающей линзой. Рассмотрена возможность использования данного способа для отображения с высоким разрешением акустических полей от микрообъектов с характерными размерами десятки микрометров. Изучена зависимость разрешающей способности рассматриваемого устройства визуализации от параметров акустической и оптической систем, а также системы регистрации изображения. Представлена оптическая система ввода лазерного пучка, позволяющая одновременно улучшить разрешающую способность устройства и обеспечить наблюдение акустических полей в широком угловом спектре. Приведены формулы для теоретической оценки разрешающей способности компонентов акустооптического процессора. Показано, что для получения одинаковой разрешающей способности акустооптического процессора по ортогональным направлениям акустического объекта необходимо реализовать оптическую систему с угловым разрешением в плоскостях, соответствующих этим направлениям, равным отношению углового разрешения акустической линзы к коэффициенту анаморфирования. Проведена экспериментальная проверка работоспособности акустооптического процессора. Представлены теоретическая и экспериментальная оценка разрешающей способности устройства в целом.

Известия Саратовского государственного университета. Новая серия. Серия: Физика, 19, № 3, с. 178-187 (2019) | Рубрика: 06.17

 

Каменев О.Т., Петров Ю.С., Подлесных А.А., Колчинский В.А., Завестовская И.Н., Кульчин Ю.Н., Ромашко Р.В. «Регистрация гидроакустических сигналов с использованием волоконно-оптического акселерометра» Краткие сообщения по физике Физического института им. П. Н. Лебедева Российской академии наук (ФИАН), 47, № 5, с. 30-35 (2020)

Создан и исследован прототип переносного волоконно-оптического акселерометра, в котором в качестве чувствительного элемента применяется многовитковый оптомеханический преобразователь, размещенный в плече волоконно-оптического интерферометра Маха–Цендера. Пассивная фазовая демодуляция с использованием волоконно-оптического разветвителя обеспечивает стабильность работы акселерометра при наличии температурного дрейфа рабочей точки. Показана возможность регистрации волоконно-оптическим интерферометрическим акселерометром слабых гидроакустических сигналов.

Краткие сообщения по физике Физического института им. П. Н. Лебедева Российской академии наук (ФИАН), 47, № 5, с. 30-35 (2020) | Рубрики: 06.17 07.14 12.05 12.06

 

Аронов Л.А., Доброленский Ю.С., Кулак Г.В. «Статистическая модель гомодинного акустооптического спектроанализатора» Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника, 23, № 1, с. 52-62 (2020)

Введение. Интерференционные схемы акустооптических спектроанализаторов были разработаны для увеличения динамического диапазона за счет формирования амплитудного спектра исследуемого сигнала вместо спектра мощности. Предполагалось, что это позволит удвоить динамический диапазон, выраженный в децибелах. В настоящей статье показано, что это теоретически невозможно и ожидания, связанные с переходом к интерференционным схемам, завышены.Цель работы. Анализ шумовых характеристик гомодинного акустооптического спектроанализатора (ГАОСА), оценка отношения сигнал/шум и динамического диапазона на выходе устройства. Материалы и методы. Представлена математическая модель описания работы ГАОСА с учетом формирования квадратурных компонентов для получения амплитудного спектра входного сигнала. Модель учитывает дробовые шумы и шумы, возникающие при считывании заряда. Результаты. Показано, что использование интерферометрической схемы не позволяет достичь двукратного выигрыша (при измерении в децибелах) в динамическом диапазоне по сравнению с простой схемой акустооптического спектроанализатора с пространственным интегрированием. Коэффициент увеличения динамического диапазона составляет не более 1.35 дБ. С учетом специфики работы акустооптических устройств получено выражение для оценки динамического диапазона спектроанализатора по интермодуляционным искажениям третьего порядка. Определяющим фактором при этом является нелинейность акустооптического взаимодействия. Показано, что при типовых параметрах узлов устройства динамический диапазон по интермодуляционным искажениям включает в себя односигнальный динамический диапазон. Представлено выражение для оценки отношения сигнал/шум. Заключение. Односигнальный динамический диапазон ГАОСА определяется в первую очередь уровнем заряда насыщения фотоприемника. При макетировании необходимо решать вопрос оптимального соотношения обоих параметров с учетом мощности источника излучения, эффективности дифракции в акустооптическом модуляторе и заряда насыщения фотоприемника. Представленная статистическая модель ГАОСА с фотоприемником с накоплением дает более точную оценку динамического диапазона с ошибкой в 1 дБ.

Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника, 23, № 1, с. 52-62 (2020) | Рубрика: 06.17

 

Ураксеев М.А., Важдаев К.В., Сагадеев А.Р. «Акустооптический преобразователь для распределенных информационно-измерительных систем» Датчики и системы, № 6, с. 31-35 (2019)

Обоснованы актуальность данного исследования, посвященного разработке акустооптического преобразователя для коммутации волоконно-оптических линий связи распределенных информационно-измерительных систем. Сформулирована цель работы как осуществление структурного синтеза и разработки нового, обладающего улучшенными характеристиками акустооптического преобразователя для коммутации волоконно-оптических линий связи, который может быть успешно использован в телекоммуникационных и распределенных информационно-измерительных системах. В результате осуществления структурного синтеза разработан новый акустооптический преобразователь с улучшенными характеристиками, достигнутыми благодаря совокупности конструктивных и технологических приемов.

Датчики и системы, № 6, с. 31-35 (2019) | Рубрика: 06.17

 

Бусурин В.И., Штек С.Г., Жеглов М.А., Ха М.Т., Данг В.Х. «Модель рамочного микрооптоэлектромеханического преобразователя угловых скоростей с пьезобиморфными балками для возбуждения первичных колебаний» Датчики и системы, № 1, с. 17-24 (2020)

Предложена модель рамочного преобразователя, угловых скоростей с биморфным пьезоактюатором для создания первичных колебаний и оптическим считыванием информации об угловой скорости интерферометрическим методом. Приведены полученные выходные характеристики и оценки характерных параметры преобразователя.

Датчики и системы, № 1, с. 17-24 (2020) | Рубрика: 06.17

 

Гасанов А.Р., Гасанов Р.А., Ахмедов Р.А., Агаев Э.А. «Временные и частотные характеристики акустооптической линии задержки с прямым детектированием» Измерительная техника, № 9, с. 46-52 (2019)

Обсуждены особенности практической реализации акустооптической линии задержки с прямым детектированием и разработана математическая модель сигнала на ее выходе. Получено выражение для переходной характеристики, на основе которой синтезирован отклик акустооптической линии задержки на входное воздействие в форме прямоугольного импульса. Выражение для переходной характеристики использовано для определения частоты среза амплитудно-частотной характеристики акустооптической линии задержки. На основе формулы переходной характеристики выведено уравнение импульсной характеристики для определения частотного коэффициента передачи акустооптической линии задержки. Полученные формулы подтверждены численными примерами. Результаты численного анализа апробированы экспериментально на разработанном макете акустооптической линии задержки с прямым детектированием. Теоретические и экспериментальные исследования сопоставлены по двум критериям: параметрам выходного отклика на входное воздействие в форме прямоугольного импульса и частоте среза амплитудно-частотной характеристики. Частота среза определена по осциллограмме выходного импульса и экспериментально снятой амплитудно-частотной характеристике. Сравнительный анализ результатов теоретических и экспериментальных исследований подтвердил действенность полученных формул для временных и частотных характеристик акустооптической линии задержки, обладающей высокими потенциальными возможностями в контексте обработки широкополосных аналоговых сигналов во временной области.

Измерительная техника, № 9, с. 46-52 (2019) | Рубрика: 06.17

 

Мачихин А.С., Батшев В.И., Пожар В.Э., Боритко С.В. «Минимизация аберраций акустооптического видеоспектрометра ближнего инфракрасного диапазона путём оптимизации параметров перестраиваемого фильтра» Оптический журнал, 86, № 12, с. 59-64 (2019)

Рассмотрена и решена задача минимизации аберрационных искажений спектрометра изображений ближнего инфракрасного диапазона. Показано, что разработанный макет акустооптического видеоспектрометра на диапазоне 0,9–1,7 мкм обеспечивает достаточно высокое качество спектральных изображений во всем диапазоне. Аберрационные искажения минимизированы в программе ZEMAX с применением полуавтоматизированной (интерактивной) процедуры оптимизации геометрических параметров акустооптической ячейки на парателлурите при выбранных параметрах других оптических элементов схемы. Разработанный макет характеризуется отсутствием дисторсии и хроматического сдвига, а пространственное разрешение ограничено дифракционным пределом и составляет 30 мкм в плоскости изображения в пределах всего поля зрения. Приведённые примеры полученных спектральных изображений подтверждают результаты расчёта и моделирования.

Оптический журнал, 86, № 12, с. 59-64 (2019) | Рубрика: 06.17