Успехи прикладной физики

Фотоупругий эффект обсуждается в контексте демодуляции амплитудно-модулированного сигнала. Разработана физико-математическая интерпретация физических процессов формирования сигнала на выходе демодулятора. Доказано, что при согласовании параметров полезного сигнала с параметрами взаимодействующих оптической и упругой волн сигнал на выходе фотодетектора повторяет форму сообщения во входном амплитудно-модулированном сигнале. Это утверждение обсуждается в полосе частот ниже частоты среза, которая формируется диаметром считывающего светового пучка и скоростью распространения упругой волны в фотоупругой среде. Описаны теоретические и экспериментальные методы определения частоты среза акустооптического амплитудного демодулятора.

Лазерный ионный источник является универсальным плазменным источником для получения широкого спектра многозарядных ионов. Для получения ионов газа применяются мишени, химический состав которых содержит атомы газа. В результате испарения мишени сфокусированным лазерным лучом происходит скачок давления в вакуумной камере. Давление атомов газа зависит от массы испаренного вещества, частоты повторения лазерных импульсов, химического состава мишеней, объема вакуумной камеры, скорости откачки насоса. Приведены оценки давлений в вакуумной камере в одиночном и в периодическом режимах работы лазера с частотой 1–10 Гц для плотности мощности 1011–1012 Вт/см2. При работе лазера с частотой 1 Гц давление в вакуумной камере находится на уровне остаточного давления в вакуумной камере 210-6 Па. С увеличением частоты происходит рост минимального давления, так как вакуумный насос не успевает производить откачивание атомов газа до следующего лазерного импульса. При частоте 10 Гц минимальное давление в вакуумной камере увеличивается на несколько порядков. Приведена схема вакуумной системы лазерного ионного источника на основе турбомолекулярных насосов со скоростью откачки 700 л/с.

Выполнен анализ правомерности использования упрощенной методики экспериментальной оценки статической температурно-частотной характеристики (ТЧХ) современных несканирующих тепловизионных приборов, работающих в контрастно-ограниченном режиме, в котором их эффективность лимитируется предельной контрастной чувствительностью зрительного аппарата оператора. Методика основана на обнаружении провала в изображении двух смежных полос стандартной четырехполосной тепловой миры, расположенной в оптимальной фазе относительно структуры матричного фотоприемника, когда глубина этого провала максимальна. Установлена взаимосвязь данной характеристики с динамической ТЧХ, наиболее точно определяющей возможности приборов при обнаружении и распознавании объектов, измеряемой при поперечном движении поля зрения прибора относительно миры. Сформулированы практические рекомендации по пересчету измеренной статической ТЧХ к динамической.

Выполнен анализ правомерности использования упрощенной методики экспериментальной оценки статической температурно-частотной характеристики (ТЧХ) современных несканирующих тепловизионных приборов, работающих в контрастно-ограниченном режиме, в котором их эффективность лимитируется предельной контрастной чувствительностью зрительного аппарата оператора. Методика основана на обнаружении провала в изображении двух смежных полос стандартной четырехполосной тепловой миры, расположенной в оптимальной фазе относительно структуры матричного фотоприемника, когда глубина этого провала максимальна. Установлена взаимосвязь данной характеристики с динамической ТЧХ, наиболее точно определяющей возможности приборов при обнаружении и распознавании объектов, измеряемой при поперечном движении поля зрения прибора относительно миры. Сформулированы практические рекомендации по пересчету измеренной статической ТЧХ к динамической.

Представлен результат анализа, на основе литературного обзора: структуры, оптических и электронных свойств Mg2Si в объемном и низкоразмерном состояниях. Проведено сравнение свойств силицида магния в низкоразмерном состоянии со свойствами материалов, широко используемых в оптоэлектронике: GaAs, Si и Ge. Проанализированы современные методы формирования тонких пленок Mg2Si.

Из литературных данных установлено, что в условиях термодинамического равновесия объемный Mg2Si имеет гранецентрированную кубическую решетку, а низко-размерный – 2/3 -R30о. Благодаря своим оптическим и электронным свойствам тонкопленочный Mg2Si является перспективным материалом для оптоэлектронных устройств. Так, он обладает коэффициентом поглощения падающего света, максимальное значение которого по современным данным составляет 96 %. Диапазон фоточувствительности Mg2Si лежит в диапазоне от 200 до 2100 нм. Также из обзора было определено, что данный силицид является непрямозонным полупроводником: ширина запрещенной зоны которого находится в диапазоне от 0,6 до 0,8 эВ. В то же время наблюдаются прямые переходы, соответствующие энергии от 0,83 до 2,17 эВ. Подвижность электронов Mg2Si в низкоразмерном состоянии составляет от 400 до 550 см2В−1с−1, а дырок – от 65 до 70 см2В−1с−1. Из рассмотренных данных установлено, что эффективность фотоэлектрического преобразования, для соединений на основе кремния с магнием, с оптимальной толщиной и примесным легированием, может достигать 10–12 % для p–n и n–p (Si/Mg2Si) и 22 % для p–n–p (Si/Mg2Si/Si) структур. По таким параметрам, как диапазон фоточувствительности и ширина запрещенной зоны, значения которых приведены выше, Mg2Si в низко-размерном состоянии превосходит GaAs, Si и Ge, а поэтому может считаться перспективным материалом для оптоэлектроники.

Рассматривается существующая методика деселекции избыточно шумящих элементов в каналах инфракрасного (ИК) фоточувствительного модуля (ФМ) с режимом временной задержки и накопления (ВЗН), предназначенная для увеличения отношения сигнал/шум (ОСШ) в каналах фотоприёмника. В результате рассмотрения был выявлен недостаток методики – она применима только для ИК ФМ формата 6´576. Для устранения данного недостатка была проведена модификация методики деселекции избыточно шумящих элементов. Модификация позволила использовать методику деселекции в каналах ИК ФМ любого формата с режимом ВЗН. Модифицированная методика будет полезна для увеличения ОСШ в каналах ИК ФМ независимо от формата фотоприёмника

Проведен сравнительный анализ стойкости к лазерному излучению фотодиодных структур. Показана целесообразность применения германиевых фотодиодов для обеспечения повышенной стойкости фотоприемных устройств к мощной засветке. Представлены результаты исследований основных механизмов, определяющих время восстановления чувствительности фотоприемного устройства после мощной засветки. Рассмотрено схемотехническое решение, позволяющее снизить время восстановления чувствительности фотоприемного устройства после мощной засветки лазерным излучением.

Приведены данные по экспериментам с разрядами над жидкостями такими, как вода, спирт, глицерин и их смесями. Разряды развивались под верхним электродом в виде иглы, или набора игл. В качестве нижнего электрода использовалась кювета, заполненная веществом, к которой подводилось заземление. Во всех случаях в жидкости под верхним электродом на поверхности вещества возникает воронка, или волны, что свидетельствует о влиянии ионного ветра на поверхностный слой. В случае дистиллированной воды, спирта, смесей спирта с водой и спирта с глицерином на поверхности жидкости под верхним электродом появляются струи и фонтаны, в случае керосина – волны по его поверхности и пузырьки внутри жидкости. Появление струй и их разрушение на капли отражают развитие гидродинамических явлений над заряженными жидкостями. Приведена попытка качественной интерпретации результатов наблюдений, проведены полукачественные оценки.

Формулируется и доказывается метод отражений для точечного заряда, расположенного рядом с плоскослоистой средой, расположенной на диэлектрическом полупространстве. Метод обобщается на случай произвольной системы зарядов и применяется для решения математически аналогичных задач электростатики и стационарной теплопроводности плоскослоистых сред. Рассматривается приложение метода к задачам нахождения распределений электростатического потенциала в окрестности вытянутого металлического эллипсоида и металлического тела вращения сложной формы, расположенных вблизи плоскослоистой структуры, состоящей из одной диэлектрической пленки, расположенной на диэлектрическом полупространстве. Показывается, как применить результаты, полученные для электростатических задач, к аналогичным задачам нахождения распределения температур равномерно нагретых тел той же геометрии, расположенных вблизи теплопроводящей плоскослоистой структуры, расположенной на теплопроводящем полупространстве.