Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

06.14 Акустоэлектроника

 

Смирнов А.В., Анисимкин В.И., Горбачёв И.А., Краснопольская Л.М., Голышкин А.В., Кузнецова И.Е. «Мицелий базидиальных грибов как сенсорное покрытие для газовых датчиков на основе акустических линий задержки» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 636 (2023)

Показана возможность использования покрытия на основе мицелия базидиальных грибов Ganoderma lucidum (Curtis) P. Karst в качестве сенсорного слоя для газовых датчиков на основе акустоэлектронных линий задержки (ЛЗ). Были использованы сенсорные покрытия двух типов: 1) на основе фугата и 2) измельченной биомассы мицелиальных гифов с фугатом. Фугат – надосадочная жидкость, полученная в результате центрифугирования измельченной в водно-этанольной смеси биомассы мицелия. Фугат содержит в себе микрочастицы мицелия и метаболиты, высвобождаемые в процесс измельчения. В качестве образцов использовались три ЛЗ, две на поверхностных акустических волнах (ПАВ), с центральной частотой 19.7 и 83 МГц и одна ЛЗ на волнах в пластинах, с длиной волны 200 мкм. Для ЛЗ на волнах в пластинах была выбрана мода высшего порядка на частоте 32.2 МГц, показавшая наибольшую чувствительность к парам тестовых жидкостей. В качестве тестовых образцов газа были выбраны пары химически чистых ацетона и спирта, а также дистиллированной воды. Наибольшее изменение амплитуды и фазы сигнала наблюдалось при использовании сенсорного покрытия на основе фугата. В случае ЛЗ на ПАВ с центральной частотой 83 МГц изменение амплитуды сигнала составляло 26 дБ и 27 дБ для максимальной концентрации паров воды (18.22 г/м2) и спирта (88.12 г/м2), соответственно. Фаза изменялась на и 302° и 497° для воды и спирта, соответственно.

Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 636 (2023) | Рубрики: 06.01 06.14

 

Рибенек В.А., Итрин П.А., Коробко Д.А., Фотиади А.А. «Волоконный лазер с частотой следования импульсов до 12 ГГц и стабилизацией гармонической синхронизации мод при помощи оптоакустического взаимодействия» Квантовая электроника, 53, № 10, с. 772-777 (2023)

Экспериментально исследуются резонансные эффекты, происходящие при совмещении частоты одной из мод продольного бриллюэновского рассеяния в оптическом волокне с гармоникой фундаментальной частоты волоконного резонатора, fB≪em>Nf0; при этом для точной подстройки частот применялось механическое натяжение зачищенного от оболочки сегмента волоконного резонатора. Показано, что после проведенной подстройки гармоническая синхронизация мод реализуется только на частотах следования импульсов (ЧСИ), кратных резонансной частоте fB, при этом происходит значительное снижение супермодового шума, позволяющее повысить максимальную ЧСИ до ∼12 ГГц. Наблюдаемые эффекты могут быть объяснены формированием в волокне высокодобротной оптоакустической решетки.

Квантовая электроника, 53, № 10, с. 772-777 (2023) | Рубрики: 06.04 06.14

 

Wang Y., Chen C. «Traveling Surface Acoustic Wave Induced Removal of NSB Proteins from the Acoustic Biosensor» Acoustical Physics, 70, № 1, с. 90-104 (2024)

One challenge of current biosensors is to remove non-specifically bound (NSB). Surface acoustic wave (SAW) technology, because of its non-contact and non-marker characteristics, becomes one of the hot research fields and shows great prospects. In this paper, SAW is used to remove NSB. Firstly, the effect of the cut of the piezoelectric material on the removal force is determined based on the dispersion equation of the acoustic wave and the properties of the piezoelectric material. Secondly, the effects of channel height, excitation voltage and fluid medium temperature on the removal process are verified through theoretical calculations. The results show that the SAW force, lift force and drag force induce by the SAW can effectively remove the NSB, among which, SAW force mainly removes the nonspecifically bound from sensor surface, while the lift force and drag force mainly prevent the re-deposition of the removed NSB. Finally, the optimal region where NSB can be removed effectively by SAW is determined by comparing the SAW force and van der Waals force. When the sensing region is located in the optimal region, not only can the NSB be effectively removed, but also the performance of the sensor is guaranteed.

Acoustical Physics, 70, № 1, с. 90-104 (2024) | Рубрики: 06.13 06.14 13.01

 

Асафьев Н.О., Сорокин Б.П., Овсянников Д.А., Попов М.Ю., Бланк В.Д. «Акустоэлектронные сенсоры на основе композитных СВЧ резонаторов с алмазными подложками» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 580-585 (2023)

Продемонстрировано применение сенсора толщин со структурой Me1/Al1-xScxN/Me2/(100) алмаз/Me3 при напылении тонких и сверхтонких пленок Me3: Sc, Pt, Al и Mo. Толщинная чувствительность при напылении Pt составила ±0.5 нм. Рассмотрены особенности применения композитного СВЧ резонатора как сенсора давления в составе интегрированной измерительной системы с камерой высокого давления на алмазных наковальнях (ИИС КВДАН), к образцам из W, Si, Mo, Zr и целлюлозы. Продемонстрированы возможности ИИС к исследованиям особенностей поведения различных твердых тел при высоких давлениях, фазовых переходов под давлением и регистрации пластических деформаций в металлах.

Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 580-585 (2023) | Рубрики: 06.14 06.15

 

Анисимкин В.И., Кузнецова И.Е., Шамсутдинова Е.С. «Особенности измерения электрофизических свойств проводящих жидкостей с помощью акустических волн Лэмба высших порядков» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 592 (2023)

Показано, что при измерении электрофизических свойств жидкостей с помощью акустических волн Лэмба ключевое значение имеет снижение уровня электромагнитной наводки по сравнению с амплитудой акустического сигнала на величину не менее 10 дБ. Такое условие может быть обеспечено путем размещения тестируемой жидкости между встречно-штыревыми преобразователями, размещенными на пластине, и/или при помощи электронного подавления наводки в измерительном приборе. Обнаружено, что в отличие от акустоэлектронного взаимодействия объемных и поверхностных волн в пьезополупроводниках зависимость поглощения волн Лэмба в пьезопластинах от проводимости жидкости имеет несимметричный характер. Следует отметить, что фазовый отклик на изменение проводимости жидкости сильно зависит от температуры и требует ее постоянства в процессе измерений. Использование этого отклика также неприменимо в случае неравновесных процессов, сопровождаемых выделением или поглощением тепла. Амплитудный же отклик акустических волн почти не зависит от температуры и может быть применен к неравновесным процессам, но он имеет одинаковую величину для двух значений проводимости, поэтому одно из них должно быть исключено дополнительным измерением, например, с использованием второй акустической моды. Кроме того, отдельное от вязкости измерение проводимости σ затруднено из-за перекрестной чувствительности акустических волн к диэлектрическим ε и вязкостным η свойствам жидкости. При известных или слабо меняющихся значениях ε и η величина σ может быть определена в диапазоне 0–10 Cм/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.

Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 592 (2023) | Рубрика: 06.14

 

Семёнов А.П., Зайцев Б.Д., Теплых А.А., Бородина И.А. «Исследование влияния суспензий на основе глицерина на характеристики резонаторов с продольным электрическим полем» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 605-610 (2023)

Исследовано влияние суспензий на основе чистого глицерина и алмазного порошка с размером частиц 1–2 мкм с различной концентрацией на характеристики резонаторов с продольным электрическим полем. В работе были использованы два дисковых резонатора, изготовленных из пластин кварца и лангасита с круглыми электродами на обеих сторонах пластины с рабочими частотами 4.4 и 4.1 мГц, работающих на поперечной и продольной акустических модах соответственно. Каждый резонатор был вмонтирован в дно жидкостного контейнера объемом 30 мл. Для проведения экспериментов в лабораторных условиях были изготовлены образцы суспензий глицерина и алмазного порошка с объемной концентрацией частиц в пределах 0.098–2.86%. В ходе экспериментов образец суспензии объемом 15 мл помещался в контейнер таким образом, чтобы резонатор был полностью погружен в суспензию. Измерялись частотные зависимости реальной и мнимой частей электрического импеданса нагруженного резонатора и сравнивались с зависимостями свободных резонатора. Все измерения проводились при температуре около 27.5°С. Экспериментально установлено, что изменение объемной концентрации частиц в суспензии приводит к изменению резонансной частоты и добротности параллельного и последовательного резонансов, а также максимальных значений электрического импеданса и адмиттанса резонаторов из кварца и лангасита.

Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 605-610 (2023) | Рубрика: 06.14

 

Ползикова Н.И., Алексеев С.Г., Раевский А.О. «Линейное акустическое двулучепреломление в многочастотном акустомагнитном СВЧ-резонаторе» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 611-616 (2023)

Рассмотрена одномерная модель акустической резонаторной структуры с ферромагнитным слоем (ЖИГ) на немагнитной подложке (ГГГ) и пьезоэлектрическим тонкопленочным пьезопреобразователем для описания магнитоупругих явлений в условиях двойного резонанса: магнитоупругого резонанса в ЖИГ и чисто упругого в многослойной структуре многочастотного СВЧ резонатора сдвиговых объемных акустических волн (АВ). Исследуется эффект акустического двулучепреломления, обусловленный тем, что компоненты АВ с параллельным и перпендикулярным смещениями относительно поля имеют разный набег фаз по толщине магнитной пленки. Понимание природы особенностей спектра представляется важным для интерпретации эксперимента и оценки параметров магнитных пленок.

Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 611-616 (2023) | Рубрика: 06.14

 

Алексеев С.Г., Ползикова Н.И., Раевский А.О. «Метод акустической резонаторной спектроскопии для спектров сложной формы» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 617-622 (2023)

Предложен метод автоматической обработки спектров электромагнитного коэффициента отражения S 11 многомодового резонатора объемных акустических волн (АВ), позволяющий определить параметры каждой из его многочисленных гармоник. Во-первых, в случае одновременного возбуждения нескольких поляризаций АВ-метод позволяет автоматически выделить резонансы, соответствующие заданной поляризации. Во-вторых, метод позволяет представить резонанс сложной формы в виде комбинации простых резонансов. Такое представление увеличивает количество данных, которые можно извлечь из экспериментального спектра, и позволяет применять метод акустической резонаторной спектроскопии для исследования новых классов эффектов.

Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 617-622 (2023) | Рубрика: 06.14

 

Бородина И.А., Зайцев Б.Д., Теплых А.А. «Компактный акустический анализатор для определения проводимости жидкостей» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 629-634 (2023)

Разработан компактный акустический анализатор на основе пьезоэлектрического резонатора с поперечным возбуждающим электрическим полем для измерения электрической проводимости жидкости. Исследовано влияние проводимости жидкости на характеристики резонатора. Показано, что модуль электрического импеданса резонатора монотонно уменьшается с ростом проводимости контактирующей жидкости. Полученные зависимости могут быть использованы как калибровочные кривые для измерения проводимости в диапазоне 100–10000 μS/cm.

Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 629-634 (2023) | Рубрика: 06.14

 

Купрейчик М.И., Балакший В.И. «Низкоселективное рассеяние света в двуосных кристаллах в акустооптических ячейках с фазированным преобразователем» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 652-657 (2023)

На примере ромбического кристалла HIO3 исследованы характеристики широкоугольной дифракции света в главной плоскости двуосного кристалла, содержащей оптические оси, в акустическом поле противофазного секционированного пьезоэлектрического преобразователя. Наибольшее внимание уделено вариантам низкоселективного рассеяния света. Важной особенностью такого режима дифракции является его высокая чувствительность к направлению ультразвука, что накладывает особые условия на точность изготовления акустооптической ячейки. Установлено, что в случае фазированного преобразователя оптимальный для реализации подобного варианта взаимодействия срез кристалла определяется как двулучепреломлением используемого материала, так и параметрами структуры преобразователя. Доказано, что при использовании ячейки с электронным управлением фазами секций требования к точности выведения звуковой грани могут быть заметно снижены. Это позволяет рассчитывать на практическую реализацию на основе таких ячеек специальных дефлекторов, способных сканировать сильно расходящиеся оптические пучки.

Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 652-657 (2023) | Рубрика: 06.14

 

Баров С.С., Никишин Е.Л., Павлова М.В., Сучилин А.В. «Исследование основных характеристик гибридного акустооптического процессора на основе двойного преобразования Фурье для визуализации акустических полей от микрообъектов» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 658-662 (2023)

Представлена теоретическая и экспериментальная оценка разрешающей способности устройства акустооптической визуализации на основе двойного преобразования Фурье. Показано, что при заданных реальных параметрах оптической и акустической систем акустооптический процессор обладает разрешающей способностью, позволяющей верно отображать акустические поля пьезоэлектрических преобразователей с характерными размерами в десятки микрометров.

Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 658-662 (2023) | Рубрика: 06.14

 

Кравчук Д.А., Воронина К.А. «Моделирование акустических сигналов, получаемых от форменных клеток крови при исследовании крови оптоакустическим методом лазерного воздействия» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 663-665 (2023)

Оптоакустика является перспективным направлением в неинвазивных исследованиях внутренних тканей биообъектов. Цель данного исследования состоит в исследованиях возможностей оптоакустического метода по определению свойств эритроцитов крови и их количественному содержанию в крови. Проведены экспериментальные исследования формирования оптоакустического сигнала в жидкостях, содержащих модели эритроцитов в виде полистирольных дисков.

Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 663-665 (2023) | Рубрика: 06.14

 

Поликарпова Н.В., Дьяконов Е.А., Чиж И.К. «Исследование затухания акустических волн в кристалле парателлурита и его применение в акустооптических устройствах» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 666 (2023)

Приводятся результаты исследования многократного отражения акустических волн от свободных граней кристалла парателлурита. Кристалл был вырезан таким образом, что в результате многократных отражений в призме наблюдались не менее пяти отраженных волн. Из-за того, что в кристалле парателлурита наблюдается сильная анизотропия скорости звука, то это приводит к сильной анизотропии акустического затухания. Вот почему, выяснение характера зависимости коэффициента акустического затухания от направления в кристалле парателлурита представляет особую важность. В работе исследуется экспериментальная зависимость затухания от направления распространения волны.Одна из наиболее интересных собственных мод кристалла парателлурита – медленная квазипоперечная волна, распространяющаяся в плоскости (001). Она изменяет значение фазовой скорости в 5 раз в зависимости от направления характеризуется максимальным углом сноса энергии, равным 74,3°. Данное значение является максимально возможным не только среди собственных мод кристалла парателлурита, но и вообще среди известных кристаллических материалов. Экспериментальная оценка коэффициента затухания ультразвуковых волн в зависимости от направления и явилась целью настоящей работы. Измерения проводились акустооптическим методом. Конфигурация кристалла была специально рассчитана так, чтобы в нем существовало несколько акустических пучков с углами сноса энергии, близкими к максимальному. Сделанные оценки коэффициентов затухания представляют практическую важность при разработке акустооптических фильтров, использующих квазиколлинеарную геометрию взаимодействия вблизи кристаллографической оси [110]. Особенностью указанных фильтров является их многоканальность, которая позволяет работать с несколькими пучками одновременно.

Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 666 (2023) | Рубрика: 06.14

 

Слиньков Г.Д., Манцевич Н.С. «Влияние обратной связи и расходимости падающего излучения на аппаратную функцию коллинеарного акустооптического фильтра» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 667 (2023)

Исследована работа коллинеарного акустооптического (АО) фильтра на основе кристалла молибдата кальция при наличии обратной связи и с учетом расходимости оптического излучения. В исследуемой системе входное излучение было поляризовано по одной из собственных осей АО кристалла. Выходное излучение разделялось на сигнальный пучок и пучок обратной связи. Первый пропускался через анализатор, ориентированный перпендикулярно входному поляризатору. Анализатор для второго пучка был ориентирован под углом 45° к входному поляризатору и пропускал как пучок нулевого порядка, так и пучок первого порядка с доплеровским сдвигом частоты. Смешивание этих оптических сигналов на фотоприемнике (оптическое гетеродинирование) порождало переменную компоненту напряжения с частотой ультразвука, которая после усиления подавалась вместе с сигналом от внешнего генератора на пьезопреобразователь АО фильтра, образуя цепь обратной связи. Исследование проводилось в регенеративном режиме (под порогом самовозбуждения). Показано, что описанный метод организации обратной связи позволяет повысить спектральное разрешение АО фильтра и, одновременно, применение сходящегося светового пучка дает возможность заметно уменьшить боковые лепестки аппаратной функции устройства. В работе исследована зависимость ширины аппаратной функции и величины боковых лепестков от коэффициента усиления в цепи обратной связи и угловой расходимости входного оптического пучка.

Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 667 (2023) | Рубрика: 06.14

 

Мильков М.Г., Шарикова М.О., Мачихин А.С. «Мультичастотный акустооптический дефлектор на основе двуосного кристалла» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 668-673 (2023)

Представлена схема реализации акустооптического дефлектора для одновременного управления электромагнитным излучением нескольких длин волн. Экспериментально с помощью оптически двуосного монокристалла калий-титанил-арсената (KTiOAsO4 или КТА) показана одновременная дефлекция лазерных пучков трех различных длин волн за счет их дифракции на одной ультразвуковой волне. Дифракция каждого из них наблюдалась при соблюдении условия фазового синхронизма благодаря использованию оптических свойств двуосной кристаллической среды. Плоскости акустооптического взаимодействия для каждого из трех световых пучков совпадают с такими срезами оптической волновой поверхности для каждой из длин волн света, которые содержат квазиплоский участок. Дифрагированные пучки с различными длинами волн могут быть сведены за счет использования оптических компонентов. Данный подход может лечь в основу создания приборов для управления излучением многочастных лазеров.

Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 668-673 (2023) | Рубрика: 06.14

 

Кравчук Д.А., Старченко И.Б. «Экспериментальные исследования оптоакустического сигнала для определения концентрации глюкозы в крови» Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 674-676 (2023)

Цель данного исследования состоит в исследованиях возможностей оптоакустического метода по определению в составе крови наличия глюкозы. В ходе проведенных экспериментальных исследований формирования оптоакустического сигнала в свиной крови, получены профили акустических сигналов, согласно которым возможна регистрация уровня содержания глюкозы в крови.

Сборник трудов XXXV сессии Российского акустического общества. Москва, 13–17 февраля 2023 г., с. 674-676 (2023) | Рубрика: 06.14

 

Роздобудько В.В., Бакарюк Т.В., Волик Д.П. «Исследование акустооптического измерителя параметров радиосигналов в условиях механических и климатических воздействиЙ» Вопросы специальной радиоэлектроники. Сборник статей, № 1, с. 29-43 (2009)

Представлены результаты исследований акустооптического измерителя параметров радиосигналов, функционирующего в условиях воздействия механических и климатических факторов. Приведен анализ полученных экспериментальных данных и даны рекомендации по улучшению основных точностных характеристик исследуемого класса измерителей

Вопросы специальной радиоэлектроники. Сборник статей, № 1, с. 29-43 (2009) | Рубрики: 06.14 06.17 16

 

Шибаев С.С., Новиков В.М., Волик Д.П., Роздобудько В.В. «Малогабаритный акустооптический измеритель параметров радиосигналоВ» Вопросы специальной радиоэлектроники. Сборник статей, № 1, с. 83-89 (2009)

Приведено описание акустооптического измерителя параметров радиосигналов, отличительной особенностью которого являются малые габаритные размеры и энергопотребление, описаны его основные блоки

Вопросы специальной радиоэлектроники. Сборник статей, № 1, с. 83-89 (2009) | Рубрики: 06.14 06.17 16

 

Волик Д.П. «Экспериментальное исследование акустооптического дефлектора с поверхностным аподизированным пьезопреобразователем встречноштыревого типа» Вопросы специальной радиоэлектроники. Сборник статей, № б/н2, с. 105-111 (2014)

Приведены результаты экспериментального исследования основных параметров партии акустооптических дефлекторов СВЧ диапазона длин волн, отличающихся тем, что ультразвук в объем светозвукопровода генерируется аподезированным пьезопреобразователем встречноштыревого типа

Вопросы специальной радиоэлектроники. Сборник статей, № б/н2, с. 105-111 (2014) | Рубрики: 06.14 06.17 16

 

Абдуллина С.Р., Скворцов М.И., Достовалов А.В., Проскурина К.В., Мункуева Ж.Э., Бабин С.А. «Узкополосный гольмиевый лазер со случайной распределенной обратной связью на основе искусственного рэлеевского рассеяния» Квантовая электроника, 53, № 10, с. 767-771 (2023)

Представлены результаты создания и исследования характеристик гольмиевого волоконного лазера, генерирующего на длине волны 2 мкм, в конфигурациях резонатора с распределенными брэгговскими отражателями (РБО) и со случайной распределенной обратной связью (СРОС), обеспеченной искусственными рэлеевскими отражателями. Длина активной среды составила 75 см. Для линейной схемы с РБО мощность генерации составила 330 мВт при мощности накачки 3.9 Вт, при этом ширина линии не превышала 10 пм. Для конфигурации со СРОС максимальная мощность составила 360 мВт, ширина линии – 3 пм, при этом до уровня выходной мощности 90 мВт наблюдался одночастотный режим генерации, а временная динамика была импульсной.

Квантовая электроника, 53, № 10, с. 767-771 (2023) | Рубрика: 06.14