Общие принципы построения и функционирования ОЭПиС, классификация
систем, обобщенная структурная схема ОЭПиС;
Оптико-электронные приборы: определение, обобщенные схемы и методы работы
Свойства электромагнитного излучения широко используются в
современной науке и технике, особенно в бесконтактных, дистанционных
устройствах контроля, измерения, передачи и преобразования
информации, сбора и передачи энергии и др. Среди приборов, основан
ных на использовании электромагнитного излучения, особое место
занимают ОЭП, которым свойственны высокая точность, быстродействие,
возможность обработки многомерных сигналов и другие цен
ные для практики свойства.
Оптико-электронными называются приборы, в которых информация об исследуемом
или наблюдаемом объекте переносится оптическим излучением (содержится в оптическом
сигнале), а её первичная
обработка сопровождается преобразованием энергии излучения в электрическую
энергию. В состав этих приборов входят как оптические,
так и электронные звенья, причем и те и другие выполняют основные
функции данного прибора, а не являются вспомогательными устрой
ствами (например, узлами подсветки отсчетных шкал, устройствами
термостабилизации и т. д.)
Обсуждаются перспективы развития фотоники, показана значимость и актуальность проведения
исследований в данной области. Раскрыт потенциал, которым обладает фотоника при ответе на
социально-экономические вызовы цифровой трансформации. Продемонстрированы возможности,
открывающиеся при внедрении устройств на основе фотоники в различных технических системах,
предназначенных для повышения безопасности среды обитания и качества жизни человека. Рас-
смотрены структуры и устройства на базе фотоники для таких ключевых приложений как спек-
троскопия, аналоговые оптические вычисления, оптические нейронные сети. Указаны возможные
приложения фотонных сенсоров и спектрометров нового типа, раскрыты их назначение и конку-
рентные преимущества. Рассмотрены сверхточные компактные фотонные спектрометры различ-
ных конфигураций. Обсуждаются преимущества аналоговых вычислителей перед традиционными
электронными устройствами. Рассмотрены структуры нанофотоники, предназначенные для вы-
числения дифференциальных и интегральных операторов, показаны решения для задачи выделе-
ния контуров на изображении. Проанализирована концепция реализации искусственного интел-
лекта на платформе фотоники в виде оптических нейронных сетей. Рассмотрены структуры, со-
стоящие из последовательности дифракционных элементов и основанные на принципе Гюйгенса-
Френеля, а также структуры, состоящие из волноводов, взаимодействующих по принципу интерферометров Маха-Цендера. Приведена оценка мирового рынка фотоники, которая показывает, что
фотоника прочно займѐт своѐ место в индустрии будущего
Представлены сравнительные результаты экспериментального и численного исследования отклика p–i–n-диода bpw34F на воздействие мощного потока ионизирующего излучения. Эксперименты проводились на сильноточном импульсном генераторе электронов РС-20, обеспечивающем ток пучка до 75 кА при напряжении на диоде до 1,5 МВ. Облучение pin-диода осуществлялось рентгеновским излучением, возникающем при торможении электронов в массивной мишени. Математическая модель радиационной проводимости основана на кинетических уравнениях для электронов проводимости и дырок валентной зоны и самосогласованных уравнениях Максвелла. Расчеты проводились на суперкомпьютере ГВК К-100.
В работе показана возможность терморезистивным методом синтезировать полупроводниковые пленки оксида меди и пленки оксида меди с линейно-цепочечным углеродом, обладающие хорошей чувствительностью на пары метанола и этанола. Предложенный механизм газочувствительности, описывающий возрастание сопротивления в парах метанола и этанола, показывает хорошее согласие с полученными экспериментальными результатами.
При использовании в составе люминесцентного сенсора чувствительного слоя из сополимера винилиденфторида с этиленом с иммобилизованными в нем полупроводниковыми люминофорами на основе халькогенидов кадмия и цинка обнаружен эффект колебания интенсивности люминесцентного сигнала на стадии достижения его равновесного значения. Колебания имеют затухающий характер с периодом колебания несколько минут. Наблюдаемый эффект был связан нами с особенностями диффузии исследуемого аналита, в качестве которого использовали эффективный тушитель люминенсценции квантовых точек – бромоформ. Было предположено, что наблюдаемые особенности механизма диффузии обусловлены зависимостью сорбционно-диффузионных характеристик процесса от концентрации определяемых веществ.
Изготовлены образцы металлсодержащих плёнок полиакрилонитрила. Проведён сравнительный анализ характеристик образцов чувствительных элементов на основе металлсодержащего полиакрилонитрила с различными легирующими добавками (медь, серебро, кобальт) к диоксиду азота. Введение легирующей добавки в углеродную матрицу нанокомпозита приводит к уменьшению ширины запрещенной зоны по сравнению с чистым полиакрилонитрилом. Результаты исследования ширины запрещенной зоны позволяют получить материал с заданными проводящими характеристиками металлокомпозита, что, в свою очередь, определяет газочувствительные свойства системы. Изучены процессы адсорбции диоксида азота на поверхности металлсодержащего полиакрилонитрила. Установлено, что увеличение интенсивности ИК-излучения приводит к ухудшению его адсорбционной активности.
Для стоксовой и антистоксовой фононной люминесценции алмаза получены уравнения в аналитическом виде для расчета импульсной (временной) характеристики и полной энергии потерь. Результаты расчетов хорошо согласуются с экспериментом. Исследование 30 образцов ограненных алмазов (бриллиантов) показывает, что полная энергия люминесценции меняется от 0,9 до 1,5 эВ. Меньшими значениями энергии (0,9–1,1 эВ) обладает антистоксовая фононная люминесценция. Дополнительные потери энергии на стадии ее возбуждения можно объяснить преобразованием части квантов возбуждения в кванты люминесценции с большей частотой. Такой подход к анализу бриллиантов возможен только для природных образцов и нельзя использовать для бриллиантов искусственного происхождения.
Изучено влияние УФ-излучения разных длин волн на разрывную прочность пленок полиэтилентерефталата (ПЭТФ) в условиях постоянства поглощенной интенсивности падающего на образец излучения. Установлено влияние времени УФ-облучения на прочность образцов разной толщины в условиях одинаковости дозы облучения независимо от длины волны УФ-излучения. Показано, что эффективность дозы облучения существенно зависит от глубины проникновения УФ-излучения и толщины исследуемого образца. Найдено, что при оценке эффективности действия квантов УФ-излучения разной длины волны необходимо учесть не только дозу поглощенной энергии, но и распределение интенсивности излучения по толщине образца.
Изучены темновые токи в средневолновых nBn-структурах на основе HgCdTe, выращенного методом молекулярно-лучевой эпитаксии на подложках из GaAs (013). Пассивация поверхности боковых стенок мезаструктур проводилась путем формирования пленок Al2O3 методом плазменного атомно-слоевого осаждения. Показано, что при составе в барьерном слое, равном 0,84, в nBn-структурах доминирует объемная компонента темнового тока. Энергия активации тока близка к ширине запрещенной зоны поглощающего слоя. Сопоставление экспериментальных результатов с эмпирической моделью Rule07 показало, что в диапазоне температур 180–300 К в изготовленных структурах реализуется диффузионное ограничение темнового тока. Из проведенных исследований следует, что молекулярно-лучевая эпитаксия HgCdTe на альтернативных подложках является перспективным способом создания униполярных барьерных детекторов для спектрального диапазона 3–5 мкм.
Исследована фотоэлектрическая взаимосвязь матричных фотоприемных устройств средневолнового ИК-диапазона форматов 320256 элементов с шагом 30 мкм и 640512 элементов с шагом 15 мкм на основе антимонида индия. Определена зависимость величины взаимосвязи от толщины объемной структуры утоньшенного антимонида индия. Взаимосвязь элементов МФПУ на основе эпитаксиального антимонида индия существенно меньше, чем взаимосвязь на основе объемного антимонида индия.