Статьи

Работа посвящена изучению особенностей использования светодиодов для гиперспектральной подсветки в SWIR-диапазоне, определению оптимального количества, спектрального состава светодиодов и их расположения для оптимальной подсветки конвейерной ленты, а также их расположения для правильного освещения конвейерной ленты

Работа посвящена изучению особенностей использования светодиодов для гиперспектральной подсветки в SWIR-диапазоне, определению оптимального количества, спектрального состава светодиодов и их расположения для оптимальной подсветки конвейерной ленты, а также их расположения для правильного освещения конвейерной ленты.

Предложена модель формирования пространственно-энергетического профиля (ПЭП) зоны видимости для случая, когда длительность импульсов лазерной подсветки объектов значительно меньше длительности строб-импульсов (времени экспозиции) фотоприемника. Получены аналитические выражения, связывающие характерные расстояния (точки) ПЭП зоны видимости с длительностями импульсов лазерной подсветки и не регулируемой технической задержки, а также параметрами строб-импульсов при разной временной форме. Численные расчеты и эксперимент подтвердили справедливость полученных аналитических выражений. Дана интерпретация экспериментальных результатов для систем с подсветкой в области длин волн 1,57 мкм, которые не могли быть объяснены на основе использовавшихся ранее представлений. Влияние формы импульсов подсветки на значения
сигнала в области фронта и спада ПЭП на основе предложенной модели объяс-
няется тем, что регистрируемая часть длительности импульсов либо увеличи-
вается (от 0 до 100 %), либо уменьшается (от 100 % до 0).

Предложены тестовые матричные структуры с изменяемой площадью p–n-переходов и топологией, идентичной топологии рабочих фотодиодных матриц формата 640512 с шагом 15 мкм, сформированные методами фотолитографии групп объединенных элементов на периферии рабочих пластин. Проанализированы возможности тестовых матричных структур для определения качества пассивации в МФПУ на основе InSb посредством измерения зависимостей темнового тока от отношения периметра к площади фотодиодов. Показано, что предложенные тестовые структуры позволяют определить источники темнового тока и существенно ускорить разработку новых пассивирующих покрытий в широкоформатных матричных фотоприемниках с малым шагом.

Экспериментально исследовано влияние линзовой и зеркальной оптических схем канала подсвета оптико-электронной системы измерения параметров шероховатости ангстремного уровня оптических поверхностей на эволюцию поляризационных характеристик лазерного излучения, формируемого до оптической поверхности исследования. Представлены общие теоретические положения метода дифференциального рассеяния, лежащего в основе принципа измерения параметров шероховатости на основе регистрации рассеянного (дифрагированного) лазерного излучения, имеющего линейное состояние поляризации. Дана теоретическая оценка влиянию эволюции состояния поляризации лазерного излучения, прошедшего линзовую и зеркальную оптические системы, рассеянного оптической поверхностью на погрешность измерения эффективного среднеквадратического отклонения параметров шероховатости ангстремного уровня. В результате сравнительного анализа влияния двух оптических схем на эволюцию исходных параметров состояния поляризации лазерного излучения: коэффициента эллиптичности, угла азимута (угла поворота большой оси эллипса поляризации), деполяризации лазерного излучения, модуля фазовой анизотропии, сделаны рекомендации о целесообразности применения линзовой оптической системы в канале подсвета.

Представлена экспериментальная оценка характеристик СВЧ-фильтра на основе высокоомного кремния, выполненного по SIW (Substrate Integrated Waveguide)-технологии. Проведена итеративная обработки электронным излучением по разработанному алгоритму. Показана работоспособность фильтра при накопленной дозе 150 Мрад, критическое изменение S-параметров при накопленной дозе 300 Мрад.

Рассчитан коэффициент запаса при эксплуатации СВЧ-фильтра на различных орбитах. Показана возможность применения СВЧ-фильтра на внешних поверхностях космического аппарата без применения дополнительных мер защиты.

Методом дифференциального термического анализа исследована структурная релаксация в стеклах As30Se70, As40Se60, Ge10As40Se50, Ge20Se80, охлажденных из расплава с разной скоростью; определены температуры стеклования стекол, определена зависимость температуры стеклования от скорости охлаждения. По экспериментально полученным зависимостям температуры стеклования от скорости охлаждения рассчитана энергия активации релаксации. Результаты сопоставлены со средним координационным числом и изменением удельного объема. Для стекла As40Se60 показана корреляция между температурой стеклования, удельным объемом и коэффициентом преломления, что позволяет давать количественные оценки температурно-временным изменениям физических структурно-чувствительных свойств стекол в процессе обработки и эксплуатации по анализу релаксационных кривых теплоемкости.

Рассмотрена группа актуальных способов компенсации негативного влияния дефектных элементов на пороговые характеристики фотомодулей (ФМ) инфракрасного диапазона (ИК) с режимом временной задержки и накопления (ВЗН). Особенностью изучаемой группы является компенсация, основанная на деселекции (отключении) дефектных элементов. Проведены эксперименты по изучению влияния рассмотренных подходов на шум, отношение сигнал/шум (SNR) и удельную обнаружительную способность (D*) каналов ИК ФМ с режимом ВЗН. Анализ эмпирических данных показал, что современные инструменты компенсации негативного влияния обеспечивают улучшение шума и SNR каналов. Однако при этом способы ухудшают D* некоторой части каналов. Показано, что данный негативный эффект обусловлен критериями детектирования дефектных элементов, применяемыми в современных решениях. Известными правилами детектирования не оценивается, способно ли изменение SNR каналов после деселекции компенсировать потери их эффективной фоточувствительной площади (ЭФП). Предложен критерий, выполняющий данную оценку. Совокупное использование такого критерия с деселекцией позволяет улучшить шум и SNR каналов фотомодуля без ухудшения их D*.

Получено нестационарное уравнение диффузии проникновения переменного магнитного поля в сверхпроводники, находящихся в мейснеровском состоянии, в соответствии с двухжидкостной моделью, согласно которой все электроны в сверхпроводнике делятся на два типа – сверхпроводящие и нормальные. Представлена физическая интерпретация выведенного уравнения и отмечены некоторые его особенности. При гармоническом изменении магнитного поля данное уравнение сводится к модифицированному уравнению Лондонов, в котором получено комплексное выражение для глубины проникновения переменного магнитного поля в зависимости от частоты и долей концентраций нормальных и сверхпроводящих электронов (или фактически от температуры). Получены аналитические решения нестационарного уравнения диффузии в сверхпроводниках в некоторых частных случаях – для сверхпроводящего полупространства и плоскопараллельной сверхпроводящей пластины конечной толщины с заданными граничными и начальными условиями.

Экспериментально и теоретически исследовано влияние эффекта поглощенной дозы ионизирующего излучения на работу линейного стабилизатора напряжения положительной полярности ИС-ЛС3-5В с низким падением напряжения с использованием разработанного аппаратно-программного комплекса. Установлено, что по параметрам выходное напряжение и минимальное падение напряжения ИС-ЛС3-5В демонстрирует радиационную стойкость к эффектам поглощенной дозы и сохраняет функциональное состояние без отказа в исследованном диапазоне облучения. Определена аналитическая зависимость выходного напряжения и минимального падения напряжения от поглощенной дозы ионизирующего излучения. Разработана принципиальная схема и SPICE-макромодель стабилизатора ИС-ЛС3-5В для электротехнического моделирования с учетом величины поглощенной дозы при радиационном облучении.

Приведены результаты разработки полупроводникового источника белого света, обладающего нейтральной цветовой температурой и высоким индексом цветопередачи. Разработанный источник белого света состоит из двух светодиодных гетероструктурных кристаллов на основе GaN синего и зеленого цветов свечения, установленных в общий металл-полимерный корпус и покрытых люминофорной композицией из красного и желтого люминофоров. Показано, что подбор оптимального соотношения между красным и желтым люминофорами и между связующим силиконом позволяет достичь высокий индекс цветопередачи и обеспечить необходимую цветовую температуру. В частности, использование в люминофорной композиции 9 % желтого люминофора, 1 % красного люминофора и 90 % силиконового наполнителя позволило обеспечить цветовую температуру двухкристального источника света 4500 К и индекс цветопередачи на уровне 94.

Представлен оптоволоконный температурный сенсор (пирометр) средневолнового ИК-диапазона, предназначенный для контроля динамики изменения температуры образцов сегнетоэлектрических материалов и полупроводниковых структур малых объемов. Устройство обеспечивает детектирование теплового излучения участка поверхности объекта диаметром до 1 мм с разрешением не хуже  50 мK и быстродействием до 1 мс в диапазоне температур 20–200 С в том числе непосредственно в области лазерного термоволнового воздействия. Эффективность устройства продемонстрирована на примерах его использования для исследования термоэлектрических эффектов в сегнетоэлектрических и полупроводниковых структурах.

Совокупность полученных характеристик обеспечивается использованием последних достижений отечественной элементной базы фотоники – неохлаждаемого спектрально селективного ИК-фотодиода, чувствительного в узкой спектральной области 4,2  0,25 мкм (разработка ФТИ им. А. Ф. Иоффе РАН) и оптоволоконной схемы доставки теплового излучения на основе ИК-оптоволокна с высоким коэффициентом пропускания в области 3–12 мкм (разработка НЦВО РАН им. Е. М. Дианова).