Поликарпова Н.В., Пожар В.Э. «Исследование частотного диапазона работы пьезоэлектрического преобразователя акустооптического фильтра электрическим и оптическим методами» Акустический журнал, 70, № 2, с. 186-192 (2024)

Теоретически и экспериментально исследованы акустооптические характеристики кристалла парателлурита с углом среза α=10.2°. Кристалл использован в акустооптическом фильтре для обработки оптических изображений в видимом и инфракрасном свете. Экспериментально определен электрический диапазон перестройки фильтра на основе частотной зависимости мощности, поглощаемой пьезоэлектрическим преобразователем фильтра. Сделаны оценки диапазона настройки фильтра по оптическим длинам волн. На длинах волн света λ=1.15 и λ=0.63 мкм рассчитаны зависимости брэгговского угла падения от частоты ультразвука. При измерении эффективности дифракции в режиме работы дефлектора обнаружено, что диапазон перестройки фильтра по оптическим длинам волн оказывается отличным от предсказанного в результате измерения электрических характеристик преобразователя и становится уже.

Никитин П.А. «Аналитическая углочастотная зависимость для акустооптического дефлектора, использующего секционированный излучатель ультразвука» Автометрия, 60, № 3, с. 48-54 (2024)

Акустооптические дефлекторы терагерцевого излучения, изготовленные на основе оптически изотропной среды, характеризуются низким числом разрешённых световых пятен. Существенного улучшения характеристик дефлектора можно добиться при использовании секционированного фазированного излучателя ультразвука. В работе впервые аналитически получена углочастотная зависимость для такого дефлектора, а также уточнено положение на ней рабочей точки с учётом влияния зазора между секциями излучателя ультразвука.

Белый В.Н., Казак Н.С., Ропот П.И., Хило Н.А. «Акустическое воздействие на распространение бесселевых световых пучков в рассеивающих средах» Оптический журнал, 91, № 7, с. 5-12 (2024)

Предмет исследования. Распространение бесселевых световых пучков в рассеивающих средах в условиях акустического воздействия. Цель работы. Подавление спекл-структуры («просветление» рассеивающей среды) в бесселевых световых пучках, распространяющихся в рассеивающей среде, при определенном акустическом воздействии на данную среду. Метод. Подавление спекл-структуры путем создания множества статистически независимых реализаций поля за счет акустического воздействия на рассеивающую среду. Основные результаты. Исследовано влияние свойств рассеивающей среды и параметров акустического воздействия на эффект просветления. Предложено теоретическое обоснование возможности проявления указанного эффекта. Оно исходит из наличия в поле бесселева светового пучка, распространяющегося в рассеивающей среде, когерентной компоненты и аддитивного шума. При этом когерентная компонента возникает вследствие эффекта самореконструкции бесселева светового пучка. Показано, что подавление спекл-структуры достигается при таких условиях акустического воздействия, когда за время регистрации изображения реализуется максимальное число статистически независимых состояний спекл-поля. Тем самым продемонстрировано, что и импульсное, и непрерывное акустические воздействия могут быть эффективным методом подавления шумовой компоненты в бесселевом световом пучке. представлены результаты экспериментального исследования эффекта просветления в условиях распространения бесселевых световых пучков в жидких рассеивающих средах. Практическая значимость. Обнаруженный эффект акустически индуцированного просветления рассеивающих сред представляет практический интерес для передачи через них оптических изображений, для увеличения глубины томографического видения, а также для оптической связи в открытом пространстве.

Баташова С.С., Золотухина А.А., Гурылева А.В., Платонова Н.Б., Кунина В.А. «Метод автоматизированной оценки эффективности средств повышения сохранности плодов с помощью акустооптического видеоспектрометра» Оптический журнал, 91, № 7, с. 25-36 (2024)

Предмет исследования. Методы и алгоритмы регистрации, обработки и интерпретации спектральных изображений для задач оценки поверхностных дефектов плодов. Цель работы. Разработка метода оценки эффективности технологий повышения сохранности плодов на основе автоматического выявления и количественной оценки их поверхностных дефектов средствами видеоспектрометрии. Метод. Регистрация спектральных изображений осуществлена акустооптическим видеоспектрометром с рабочим спектральным диапазоном 450–850 нм (ширина полосы пропускания 2,5 нм на длине волны 650 нм) с шагом 5 нм. Для обработки спектральных изображений применены широко апробированные операции и алгоритмы улучшения и анализа данных, в том числе коррекция неравномерности освещенности, пространственной и спектральной неоднородности коэффициента пропускания оптической системы, различные типы фильтрации изображений, пороговая бинаризация, морфологические операции и классификация объектов по спектральным признакам. Апробация предложенного подхода проведена в экспериментальном исследовании по оценке эффективности продления сохранности плодов персика и нектарина с помощью обработки ингибирующим выработку этилена препаратом. Основные результаты. Разработана методика регистрации и обработки спектральных изображений, позволяющая в автоматическом режиме обнаруживать и количественно характеризовать поверхностные дефекты плодов. Введен оценочный параметр, определяемый как отношение площади дефекта к общей площади поверхности плода и обеспечивающий сопоставление различных вариантов эксперимента. Апробация подхода показала возможность автоматизированного определения дефектов плода с относительной погрешностью 11%. Практическая значимость. Разработанные алгоритмы обработки данных обеспечивают возможность проведения регулярной диагностики образцов и выявления дефектов на ранних стадиях. Методика регистрации и обработки спектральных изображений может быть распространена на приборы, построенные на других физических принципах получения пространственного распределения спектральных характеристик объектов. Разработанное решение пригодно для дополнения существующих методов оценки технологий продления сохранности плодов и способствует внедрению видеоспектрометрических приборов в рутинную практику агропромышленного комплекса.

Баландин И.А., Шарикова М.О., Батшев В.И., Варнавская Д.В., Козлов А.Б. «Видеоспектрометр ближнего инфракрасного диапазона с использованием двойного акустооптического фильтра» Оптический журнал, 91, № 7, с. 37-44 (2024)

Предмет исследования. Методы расчета оптических схем акустооптических видеоспектрометров для прикладных задач. Цель работы. Разработка видеоспектрометра с двойной акустооптической фильтрацией излучения в ближнем инфракрасном диапазоне длин волн 0,85–1,6 мкм. Метод. Расчет оптической системы видеоспектрометра выполнен в системе автоматизированного проектирования ZEMAX с использованием оригинального программного модуля. Подтверждение результатов моделирования выполнено экспериментально. Основные результаты. Разработан и изготовлен акустооптический видеоспектрометр ближнего инфракрасного диапазона спектра (0,85–1,6 мкм). В приборе использован сенсор InGaAs и реализована двойная акустооптическая фильтрация с целью повышения пространственного и спектрального разрешений. Благодаря использованию афокальной оптической системы на входе угловое поле составляет 8×12°. Прибор позволяет получать спектральные изображения объектов, расположенных на дистанции съемки от 1 м и более, и обеспечивает пространственное разрешение около 200×150 разрешимых элементов в пределах поля зрения. Ширина спектральной полосы пропускания составляет 12 нм (на длине волны 1,06 мкм). Практическая значимость. Видеоспектрометр разработан для сельскохозяйственных приложений, однако данный класс приборов находит широкое применение во множестве других задач: в дистанционном зондировании, для биомедицинской диагностики, в неразрушающем контроле технических объектов.

Батшев В.И., Кананыхин О.А., Пожар В.Э., Мартьянов П.С. «Разработка макета акустооптического стереоскопического видеоспектрометра» Оптический журнал, 91, № 7, с. 45-50 (2024)

Предмет исследования. Устройство для стереоскопической визуализации объектов в различных спектральных интервалах. Цель работы. Разработка макета стереоскопического спектрометра на основе перестраиваемого акустооптического фильтра. Метод. Реализована оригинальная симметричная схема фильтрации двух световых пучков (стереопары) в одной акустооптической ячейке с разведением пучков в азимутальной плоскости. Основные результаты. Собран макет устройства в виде экспериментального стенда, содержащего акустооптический фильтр, призменно-линзовую оптическую систему и видеокамеру с объективом. Получены изображения тест-объектов, демонстрирующие спектральную чувствительность устройства. Практическая значимость. Макет разработанного стереоспектрометра, способный одновременного получать пространственную и спектральную информацию об объекте, может стать прототипом прибора для решения разнообразных задач машинного зрения, в том числе во внелабораторной обстановке.

Сударев А.А., Польщикова О.В., Зотов К.В. «Оптическая система для эффективной перестраиваемой акустооптической фильтрации неполяризованного излучения суперконтинуума» Оптический журнал, 91, № 7, с. 80-88 (2024)

Предмет исследования. Пропускание и мощность излучения на выходе системы перестраиваемой акустооптической фильтрации неполяризованного излучения суперконтинуума. Цель работы. Разработка компактной высокоэффективной оптической системы для объединения ±1-х порядков дифракции перестраиваемого акустооптического фильтра для фильтрации неполяризованного излучения суперконтинуума. Метод. Предложен способ объединения двух порядков дифракции акустооптического фильтра на основе разветвленного многомодового оптического волокна, используемого в системах накачки волоконных лазеров, и клиньев-компенсаторов хроматического сдвига. Оптическая система cмоделирована и экспериментально апробирована. В ходе эксперимента минимизирована вероятность влияния нестабильности излучения и засветки на результат измерений. Основные результаты. Исследована эффективность предложенной оптической системы фильтрации неполяризованного излучения суперконтинуума в широком спектральном диапазоне. Она позволяет увеличить мощность излучения на выходе акустооптического фильтра в 2,2 раза по сравнению с использованием одного порядка дифракции в схеме с линейным поляризатором. Пропускание оптической системы для объединения дифракционных порядков фильтра составило 78%. Практическая значимость. Представленная оптическая система может быть использована в качестве осветительной в различных приложениях, где требуется перестраиваемая спектральная фильтрация излучения в широком диапазоне с минимально допустимыми потерями мощности и поляризационного состава излучения. Оптическая система является компактной и простой в юстировке. Она может быть использована совместно с мультичастотным режимом работы акустооптического фильтра для фильтрации излучения сложного спектрального состава, например, для задач колориметрии.

Титов С.А., Пожар В.Э., Шарикова М.О., Давыдова Е.А. «Исследование характеристик поглотителя в акустооптических ячейках» Оптический журнал, 91, № 7, с. 99-108 (2024)

Предмет исследования. Эффективность поглотителя s-поляризованных поперечных ультразвуковых волн. Цель работы. Определение структуры акустического поля в акустооптических устройствах. Разработка методики оценки эффективности и качества ультразвуковых поглотителей акустооптических приборов, основанной на анализе эхо-импульсных ультразвуковых сигналов. Метод. Использование рассеяния на поверхности для определения степени поглощения/отражения ультразвука. Основные результаты. Разработан метод определения качества наносимого поглощающего покрытия. Практическая значимость. Метод дополняет комплекс ранее разработанных методов определения структуры акустической брэгговской дифракционной решетки, определяющей характеристики акустооптических устройств.

Осипков А.С., Макеев М.О., Солодилов В.И., Моисеев К.М., Михалев П.А., Макарова К.Т., Еманов Д.П., Паршин Б.А., Хромова М.А. «Исследование стабильности свойств акустооптических преобразователей на основе пленок поливинилиденфторида при воздействии внешних факторов» Оптический журнал, 91, № 7, с. 109-120 (2024)

Предмет исследования. Акустооптический преобразователь на основе пленки поливинилиденфторида с нанесенными на обе ее поверхности прозрачными электродами из оксида индия-олова. Цель работы. Определение стабильности механических, пьезоэлектрических и оптических свойств акустооптических преобразователей на основе пленки поливинилиденфторида с нанесенными на обе ее поверхности прозрачными электродами из оксида индия-олова при ее изготовлении и эксплуатации в условиях воздействия пониженной и повышенной температур. Метод. Измерение механических характеристик образцов при растяжении в двух направлениях вытяжки (вдоль и поперек направления вытяжки полимерной пленки) при комнатной температуре. Исследование методом динамического механического анализа в температурном диапазоне от 30 до 180°С. Измерение пьезоэлектрического коэффициента d₃₃ при температурном воздействии в диапазоне от –40 до +80°С методом, основанным на измерении индуцируемого заряда на поверхности электродов, сгенерированного импульсным силовым воздействием при падении шарика. Измерение коэффициента пропускания в видимом диапазоне длин волн от 380 до 780 нм и расчет коэффициента светопропускания. Основные результаты. Собран экспериментальный стенд, позволяющий проводить измерение пьезоэлектрического коэффициента d₃₃ в широком диапазоне температур. Получены результаты механических испытаний при статическом и динамическом нагружениях пленки поливинилиденфторида до и после нанесения электродов из оксида индия-олова. Определены температурные зависимости коэффициента d33 такой структуры в диапазоне температур от –40 до +80°С, а также приведены результаты измерения оптических свойств образцов после воздействия пониженной и повышенной температур. Практическая значимость. На основе полученных зависимостей выработаны рекомендации к условиям эксплуатации и хранения акустооптических устройств на основе исследуемых структур, а также технологическим режимам их изготовления.

Субботкин А.О. «Анализ колебательного процесса внутри акустической интерференционной антенны с помощью метода реверберационной матрицы» Акустический журнал, 70, № 1, с. 126-140 (2024)

Представленное в настоящей статье теоретическое исследование процесса формирования звукового поля в акустической интерференционной антенне мотивировано анализом физического принципа работы остронаправленного интерференционного микрофона. Одной из задач работы является определение звукового давления, воздействующего на мембрану микрофона внутри антенны. Анализ звукового поля внутри интерференционной антенны проводится с помощью матричного метода, схожего с методом реверберационной матрицы. Решение формально представляется в виде ряда Шварцшильда. Результат расчета по представленному методу хорошо совпадает с экспериментальными данными.

Казаков В.В., Мухин И.Б., Курников А.А., Субочев П.В. «Исследование качества термодиффузионной сварки кристаллов в дисковом оптическом элементе оптоакустическим методом» Акустический журнал, 70, № 2, с. 273-282 (2024)

Оптоакустическим методом исследована возможность оценки качества термодиффузионной сварки двух кристаллов иттрий алюминиевого граната в композитном оптическом диске. Для получения акустических изображений термодиффузионной сварки использовалось сканирование над поверхностью диска оптоакустического датчика, соединенного с импульсным лазером (длина волны 532 нм, длительность импульса 10 нс) оптоволокном. Синхронно с перемещением датчика на площади 16×16 мм с шагом 0.1 мм происходила регистрация ультразвуковых импульсов в диапазоне частот до 80 МГц. Использовалось два режима ультразвуковой локации: на отражение и на просвет. Проведена диагностика двух композитных дисков диаметром 15 мм с различным качеством термодиффузионной сварки. Обсуждается возможность количественного определения качества диффузионного слоя оптоакустическим методом для объективного сравнения дисков. Полученные данные подтверждены результатами измерений методом оптических проекций.

Кулак Г.В., Ропот П.И., Шакин О.В. «Дифракция смещенных гауссовых световых пучков на ультразвуке в кристаллах парателлурита» Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-математических наук (Весцi НАН Беларусi. Сер. фiз.-мат. навук), 60, № 2, с. 146-152 (2024)

Исследована брэгговская дифракция смещенных гауссовых световых пучков на медленной сдвиговой ультразвуковой волне в кристаллах парателлурита, в которых осуществляется эффективная перекачка энергии пучка из нулевого дифракционного порядка в первый. Установлено, что для оптимизации энергообмена дифрагированных световых пучков в рассматриваемой геометрии акустооптического взаимодействия необходимо использовать циркулярно-поляризованные световые пучки. Показано, что дифрагированные пучки имеют форму смещенных гауссовых пучков, пространственная структура которых определяется параметром смещения падающего пучка и мощностью ультразвука.

Рубаник В.В., Багрец Д.А., Рубаник В.В., Урбан В.И. «Структура и свойства поверхностного слоя TiNi-сплава, подвергнутого ионно-плазменной и ультразвуковой обработке» Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-технических наук (Весцi НАН Беларусi. Сер. фiз.-тэхн. навук), 69, № 2, с. 95-105 (2024)

Проведено исследование морфологии, элементного состава, микротвердости и коррозионных свойств поверхностного слоя сплава TiNi после комбинированной обработки, которая включала ионно-плазменное (вакуумно-дуговым методом) осаждение TiN-покрытия и ультразвуковую обработку (УЗО) с различным количеством проходов (n). С использованием сканирующей электронной микроскопии установлено, что ультразвуковая обработка способствует существенному снижению количества капельной фазы на поверхности TiN-покрытия, однако с увеличением числа проходов при УЗО наблюдается нарушение сплошности TiN-покрытия в локальных точках. Исследовано влияние комбинированной обработки образцов TiNi на микротвердость и выявлен синергетический эффект двух упрочняющих технологий, который заключается в увеличении микротвердости сплава TiNi (1,6 ГПа в режиме поставки): за счет осаждения TiN-покрытия – до 10,9 ГПа, за счет последующей УЗО – от 14,5 до 18,4 ГПа в зависимости от количества проходов. Установлено, что для схемы УЗО+TiN величина потенциала коррозии E_corr практически не зависит от числа проходов, составляет порядка –250 мВ и определяется величиной потенциала TiNпокрытия. Для схемы TiN+УЗО выявлено, что с увеличением числа проходов величина Ecorr смещается в сторону более отрицательных значений, приближаясь к значению потенциала коррозии TiNi в состоянии поставки (–350 мВ). С использованием метода сканирующего вибрирующего зонда (SVET) для образцов, подвергнутых обработке УЗО+TiN и TiN+УЗО (n=1), выявлена высокая электрохимическая совместимость материалов основы (TiNi) и покрытия (TiN) в хлоридной среде с минимальными флуктуациями плотности тока. На основании полученных экспериментальных данных предложен технологический процесс обработки сплава TiNi по схеме TiN+УЗО (n=1), позволяющий достичь синергетического эффекта упрочнения поверхностного слоя сплава TiNi в сочетании с высокими коррозионными свойствами и улучшенной морфологией поверхности.