Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

06.14 Акустоэлектроника

 

Ватульян А.О., Юров В.О. «Реконструкция переменных свойств пьезоэлектрического стержня» Проблемы прочности и пластичности, 85, № 3, с. 340-355 (2023)

Рассмотрена задача реконструкции переменных характеристик (пьезомодуля и упругой податливости) функционально-градиентного электроупругого стержня в установившихся колебаниях при задании некоторой дополнительной информации. Для формулировки операторных соотношений, связывающих искомые и измеряемые характеристики, исследованы два вида воздействия: путем подачи разности потенциалов на электроды и путем воздействия силой на торец стержня; в первом случае торцы стержня свободны от напряжений и осуществляется измерение тока, а во втором случае один из концов стержня жестко защемлен, отсутствуют электроды и измеряется амплитуда колебаний свободного конца. В безразмерной форме даны постановки соответствующих краевых задач. Построены асимптотические (квадратичные по частотному параметру) формулы для амплитудно-частотных характеристик тока и перемещений в низкочастотном диапазоне. Обратная задача решается на основе данных об амплитудно-частотных характеристиках тока и перемещений в некотором частотном диапазоне. Решение обратной задачи начинается с процедуры выбора начального приближения, а затем строится итерационный процесс, причем на каждой итерации решается прямая задача с известными характеристиками и находятся поправки на основе решения системы интегральных уравнений Фредгольма первого рода с гладкими ядрами в рамках метода регуляризации А.Н. Тихонова. Для отыскания начального приближения использованы построенные асимптотические формулы, а также метод минимизации функционала невязки. Описаны условия, при которых возможна неединственность решения обратной задачи. Представлены результаты вычислительных экспериментов по одновременному восстановлению двух функций, проведен анализ выбора наиболее информативных частотных диапазонов, рассмотрены различные способы задания начального приближения. Для контроля сходимости итерационного процесса найдены зависимости невязки для амплитудно-частотных характеристик и погрешности реконструкции от номера итерации.

Проблемы прочности и пластичности, 85, № 3, с. 340-355 (2023) | Рубрика: 06.14

 

Мазур М.М. «Некоторые этапы развития акустооптики во ВНИИ физико-технических и радиотехнических измерений» Физические основы приборостроения, 12, № 2, с. 12-24 (2023)

Работа посвящена некоторым важным эпизодам истории развития исследований и разработок в области акустооптики во ВНИИ физико-технических и радиотехнических измерений, которая насчитывает 50 лет, связана с деятельностью выдающего ученого, академика Российской академии наук В.И. Пустовойта и созданного им научного коллектива. Основное внимание уделено технологии конверсии продольной ультразвуковой волны в медленную сдвиговую в акустооптических ячейках из парателлурита. Описаны отличительные свойства и влияние, которое эта технология оказала на развитие акустооптического приборостроения во ВНИИФТРИ.

Физические основы приборостроения, 12, № 2, с. 12-24 (2023) | Рубрики: 06.14 06.17

 

Булатов К.М., Быков А.А., Зинин П.В., Малыхина И.В. «Калибровка мультиспектральных оптических систем с использованием акустооптического фильтра» Физические основы приборостроения, 12, № 2, с. 32-37 (2023)

Описан метод пространственной калибровки матричных фотоприемников мультиспектральных камер с использованием двойного акустооптического спектрального фильтра изображений. Такая калибровка фотоприемников необходима для проведения спектральных измерений, в том числе в целях дистанционного измерения пространственного распределения температуры. Разработанный метод пространственно-спектральной калибровки мультиспектральной камеры был опробован на восьмицветной мультиспектральной камере. Показано, что спектральная чувствительность отдельных спектральных элементов камеры принципиально отличается от профилей спектральных каналов, представленных разработчиком, и калибровка позволяет объективно оценить применимость камеры для определения спектральных характеристик объектов с разным типом спектра. Данный метод применим также и для камер с большим числом спектральных каналов.

Физические основы приборостроения, 12, № 2, с. 32-37 (2023) | Рубрики: 06.14 06.17

 

Агаев Э.А., Ахмедов Р.А., Гасанов А.Р., Гасанов Р.А., Рустамов А.Р., Садыхов М.В., Эйнуллаев В.С. «Пространственно-временное моделирование фотоупругого взаимодействия в акустооптической линии задержки» Физические основы приборостроения, 12, № 2, с. 38-49 (2023)

Построена математическая модель фотоупругого взаимодействия в акустооптической линии задержки (АОЛЗ) на основе пространственно-временной интерпретации ее работы. Основными параметрами моделирования являются диаметр светового пучка и скорость распространения акустической волны в фотоупругой среде, которые оптимизированы с учетом длительности входного импульса. Показано, что при различных соотношениях основных параметров и длительности входного импульса напряжение на выходе АОЛЗ формируются по различным механизмам. Получены соответствующие уравнения для расчета формы и параметров выходного сигнала для прямоугольного входного импульса. Установлено, что во всех случаях выходное напряжение находится как сумма трех составляющих. Показано, что если длительность импульса на входе АОЛЗ больше времени пересечения оптического пучка упругим волновым пакетом, то длительность импульса на ее выходе будет равна длительности входного импульса. В случае, когда длительность входного импульса меньше времени пересечения оптического пучка упругим волновым пакетом, длительность выходного импульса будет определяться временем распространения упругого волнового пакета в апертуре оптического пучка. Полученные уравнения, установленные положения и закономерности подтверждаются численными расчетами. Результаты численного анализа проверены экспериментально на макете АОЛЗ. Проведён сравнительный анализ результатов теоретических и экспериментальных исследований, подтверждающий однозначную адекватность разработанной модели фотоупругого взаимодействия в АОЛЗ.

Физические основы приборостроения, 12, № 2, с. 38-49 (2023) | Рубрики: 06.14 06.17

 

Титов С.А., Богаченков А.Н., Зыкова Л.А., Гурылева А.В., Бурлаков А.Б., Мачихин А.С. «Стенд для исследования сердечно-сосудистой системы Danio rerio методами акустической и оптической микроскопии» Физические основы приборостроения, 12, № 2, с. 86-93 (2023)

Разработан экспериментальный стенд, предназначенный для исследования in vivo сердечно-сосудистой системы рыбы Danio rerio методами акустической и оптической микроскопии. Он позволяет одновременно записывать ультразвуковые и оптические данные с противоположных сторон организма, обеспечивая их пространственную и временную синхронизацию. С помощью стенда исследованы особи Danio rerio, находящиеся на эмбриональной, личиночной и мальковой стадиях развития. Показано, что совместная обработка акустических и оптических данных позволяет определять пространственно-временное распределение скорости кровотока в области сердца и измерять размеры его камер в различных направлениях.

Физические основы приборостроения, 12, № 2, с. 86-93 (2023) | Рубрики: 06.14 06.17 13.06

 

Бирюков В.В., Вакс В.Л., Капустин С.А., Малахов В.А., Панин А.Н., Приползин С.И., Раевский А.С., Раевская Ю.В., Щербаков В.В. «Беспроводная система связи в субтерагерцовом частотном диапазоне» Физика волновых процессов и радиотехнические системы, 26, № 4, с. 48-59 (2023)

Обоснование. Субтерагерцовый и терагерцовый диапазоны частот перспективны для создания высокоскоростных беспроводных сетей связи из-за возможности получения полосы пропускания в несколько десятков гигагерц, что обеспечивает высокую пропускную способность. Однако быстрое ослабление сигнала при распространении в атмосфере создает сложности в обеспечении работы сетей связи этих диапазонов. Цель. Применение фиксированных узконаправленных антенн с большим коэффициентом усиления позволяет обеспечить дальность прямой наземной связи на расстояние до нескольких километров. Ограничение на дальность связи можно частично снять понижением частоты до 200 ГГц и уменьшением ширины полосы пропускания канала до единиц. Методы. В работе описан макет приемо-передающего устройства (200–220 ГГц) на основе современных полупроводниковых приборов. Результаты. Экспериментально показана возможность передачи цифровых сигналов со скоростью до 1 Гбит/с на расстояние 1 км. Заключение. Согласно расчетам, мощности на выходе передатчика в несколько сотен микроватт достаточно для передачи данных на расстояние до 1,5 км при коэффициенте усиления антенны не менее 50 дБ.

Физика волновых процессов и радиотехнические системы, 26, № 4, с. 48-59 (2023) | Рубрика: 06.14

 

Алексеев С.Г., Лузанов В.А., Ползикова Н.И. «Исследование пространственного распределения пьезоэлектрических свойств пленки ZnO методом акустической резонаторной спектроскопии» Радиотехника и электроника, 65, № 11, с. 1131-1136 (2020)

С помощью метода широкополосной акустической резонаторной спектроскопии обнаружено, что изменение расстояния от подложки до оси магнетрона при нанесении пленки ZnO методом магнетронного распыления приводит к почти двукратному увеличению частоты оптимального возбуждения составного СВЧ-резонатора сдвиговых объемных акустических волн. Проведено моделирование частотных характеристик резонаторной структуры и предложено объяснение изменения частоты оптимального возбуждения неоднородностью наклона оси текстуры пленки ZnO по толщине.

Радиотехника и электроника, 65, № 11, с. 1131-1136 (2020) | Рубрика: 06.14

 

Никитин А.К., Никитин П.А. «Температурные эффекты в акустооптических модуляторах терагерцевого излучения на основе сжиженного элегаза» Радиотехника и электроника, 66, № 11, с. 1140-1144 (2021)

Разработана модель квазиортогонального акустооптического взаимодействия в сжиженном элегазе, учитывающая влияние температуры элегаза на параметры, определяющие акустооптическую дифракцию: плотность, скорость звука, показатель преломления, коэффициенты поглощения излучения и ультразвука. Установлено, что оптимальными условиями для максимальной глубины модуляции терагерцевого излучения с длиной волны 119 мкм являются температура 0°С и давление 17 бар.

Радиотехника и электроника, 66, № 11, с. 1140-1144 (2021) | Рубрики: 06.14 06.18

 

Анисимкин В.И., Кузнецова И.Е., Шамсутдинова Е.С. «Особенности детектирования электрических характеристик проводящих жидкостей с помощью нормальных акустических волн» Радиотехника и электроника, 67, № 8, с. 807-815 (2022)

Показано, что при измерении электрических характеристик жидких проб с помощью нормальных акустических волн ключевое значение имеет снижение уровня электромагнитной наводки по сравнению с амплитудой акустического сигнала на величину не менее 10 дБ, что может быть обеспечено путем размещения тестируемой пробы в зазоре между встречно-штыревыми преобразователями на пластине и/или электронного подавления наводки в измерительном приборе. Обнаружено, что в отличие от акустоэлектронного взаимодействия объемных и поверхностных волн в пьезополупроводниках зависимость поглощения мод Лэмба в пьезопластинах от проводимости σ жидкостной нагрузки имеет несимметричный характер; при этом селективное измерение проводимости σ затруднено из-за перекрестной чувствительности волн к диэлектрическим εж и вязкостным η свойствам жидкости. Найдено, что при известных или слабо меняющихся значениях ε и η величина σ находится в диапазоне 0–10 См/м, чувствительность нормальных волн достигает 0.4 дБ/(См/м) по амплитуде и 4.4°/(См/м) по фазе, требуемый объем пробы составляет не более 200–500 мкл.

Радиотехника и электроника, 67, № 8, с. 807-815 (2022) | Рубрика: 06.14

 

Титов С.А., Мачихин А.С., Пожар В.Э., Булатов М.Ф. «Исследование ультразвукового поля в акустооптическом кристалле акустическими методами» Радиотехника и электроника, 67, № 12, с. 1192-1199 (2022)

Представлены два метода оценки структуры акустического поля, создаваемого в рабочей среде акустооптического (АО) модулятора его ультразвуковым излучателем. В первом методе в качестве чувствительного инструмента используется акустический микроскоп, фокусируемый на торцевую грань кристалла, противоположную той, на которой расположен пьезопреобразователь. Второй метод основан на использовании самого излучателя в качестве приемного элемента коротких акустических импульсов. Методы протестированы на рабочих образцах серийных АО-модуляторов. В результате проведенных экспериментальных исследований выявлены особенности поля акустического излучателя, в частности, наличие переотраженных волн и различие амплитуд волн, возбуждаемых разными секциями излучателя. Показано, что исследованные методы могут эффективно использоваться для контроля структуры акустических полей в рабочей среде АО-устройств.

Радиотехника и электроника, 67, № 12, с. 1192-1199 (2022) | Рубрика: 06.14

 

Доброленский Ю.С., Кораблёв О.И., Трохимовский А.Ю., Беляев Д.А., Калинников Ю.К. «35 лет космической акустооптики» Физические основы приборостроения, 12, № 2, с. 2-11 (2023)

Приводится обзор применения приборов, использующих акустооптический эффект, в космических исследованиях: в исследованиях Земли из космоса, лунных и межпланетных автоматических миссиях. Даётся краткое описание каждого из приборов, принцип его работы и научные задачи. Показаны наиболее характерные области применения акустооптических приборов, прежде всего спектрометров, их плюсы и минусы с точки зрения космического эксперимента.

Физические основы приборостроения, 12, № 2, с. 2-11 (2023) | Рубрики: 03 06.14 06.17 18