В данной работе представлена классификация и проведен сравнительный анализ топологий матриц фоточувствительных элементов (МФЧЭ) многорядных матричных фотоприемных устройств (ФПУ) с режимом временной задержки и накопления (ВЗН) для инфракрасных (ИК) односпектральных оптико-электронных систем (ОЭС) с линейным однокоординатным сканированием. Предложен новый тип топологий МФЧЭ с «вложенными субматрицами», позволяющий снизить требования к юстировке ОЭС с одновременным обеспечением высоких пороговых характеристик. Рассчитаны требования к точности юстировки ОЭС со сканированием в зависимости от типа и параметров топологии МФЧЭ. Предложены топология МФЧЭ и новый способ комбинированного ВЗНсуммирования, позволяющие улучшить пороговые характеристики ОЭС на основе аналоговых КМОП-регистров ВЗН при сохранении суммарной емкости схемы ВЗН-суммирования. Предложен метод расчета требований к устройству, сканирующему ОЭС при использовании ФПУ с многосубматричной топологией МФЧЭ. Рассчитаны амплитуды сигналов на выходе ОЭС после процедуры согласованного суммирования в зависимости от степени рассинхронизации процессов сканирования и ВЗН-суммирования.
Фотоприемные устройства (ФПУ) второго поколения – это твердотельные многоэлементные фотоприемные устройства с большой интегральной схемой считывания (с топологией в виде матриц или линеек, работающих в режиме временной задержки накопления (ВЗН)). В настоящее время ФПУ второго поколения активно используются в различных отраслях техники и оптико-электронных приборах. В России проводятся работы по стандартизации методик измерения, которые приведут к созданию Государственного стандарта. В статье приведены предложения по организации стандарта измерения параметров ФПУ второго поколения и перечень методик, которые в него должны входить. Также приведены входные и выходные метрологические параметры для каждой методики измерения, которые должны быть нормированы. На основе этих входных и выходных параметров должен проводиться расчет погрешностей измерения.
Симметричный актуатор на диэлектрическом барьерном разряде создает плазменную струю, направленную перпендикулярно его поверхности. Тяга подобной струи, часто называемой синтетической, зависит от ряда геометрических и электрических параметров. Получена зависимость погонной тяги от расстояния между внешними электродами при различных напряжениях. Исследовано влияние материала электродов на величину погонной тяги. Проведено сравнение зависимостей погонной тяги от расстояния между внешними электродами для меди, алюминия, никеля и титана. Обнаружено, что геометрическая форма внешних электродов симметричного актуатора существенно влияет на величину погонной тяги.
Представлены результаты исследования вольт-амперной характеристики и оптических спектров тлеющего разряда атмосферного давления, функционирующего в воздушной струе с расходом до 1 л/мин. Показано, что в диапазоне токов до 100 мА и при средней мощности разряда до 50 Вт наблюдаются колебания напряжения и тока с периодом около 200 мкс, обусловленные перемещением по поверхностям электродов и изменением протяженности положительного столба разряда в потоке воздуха. В диапазоне токов от 100 до 200 мА, на фоне практически постоянного напряжения горения около 600 В, наблюдаются спонтанные переходы к режиму разряда с достаточно низким, на уровне 100 В, напряжением горения и временем жизни от нескольких сотен микросекунд, до нескольких секунд. Основной причиной появления и прекращения этого нестационарного низковольтного режима является нагрев локальных участков электродов разрядной системы в области катодного и анодного свечений до температуры плавления их материала и последующее охлаждение в результате его испарения. При токах разряда более 800 мА наблюдается появление катодных пятен и переход разряда в дуговую форму.
В работе кратко описано явление полного внешнего отражения (ПВО) потоков квазимонохроматического рентгеновского излучения на материальном интерфейсе, эффект волноводно-резонансного распространения этих потоков в наноразмерных протяженных щелевых зазорах, а также устройство, функционирующее на базе этого эффекта: плоский рентгеновский волновод-резонатор (ПРВР). Представлены экспериментальные данные по формированию потока рентгеновских лучей составным плоским волноводом-резонатором (СПРВР) и предложена модель, описывающая снижение угловой расходимости формируемого им потока без уменьшения его интегральной интенсивности. Модель основана на концепции явления частичного углового туннелирования радиационного потока в промежутке между двумя последовательно установленными и взаимно сьюстированными волноводами-резонаторами. Явление туннелирования реализуется вследствие взаимодействия интерференционных полей стоячих рентгеновских волн, возбужденных излучением, транспортируемым щелевыми зазорами этих волноводов-резонаторов.
Выполнено моделирование импульсно-периодического излучающего разряда высокого давления в цезии в рамках двухтемпературной многожидкостной радиационной газодинамики. Показано, что исследуемый разряд позволяет создавать плазму при значениях давления 200–800 Торр и температуры 6000 К, интенсивно излучающую свет с непрерывным спектром. Установлено, что для эффективной генерации видимого излучения газоразрядный объём должен быть заполнен однородной плазмой, оптическая толщина которой имеет значение порядка единицы. Выявлены механизмы формирования видимого спектра разряда. Выполнен расчёт баланса энергии разряда. Показано, что в оптимальных режимах разряд излучает до 95 % вложенной в него электрической энергии. При этом доля видимого излучения в спектре разряда достигает 58 %.
Для коэффициента направленного действия и диаграммы направленности пирамидального и секториальных рупоров получены удобные для практических расчетов выражения в виде совокупности тригонометрических и рациональных функций. Коэффициент использования поверхности раскрыва рупорной антенны в определенной области изменения параметра, который является комбинацией размеров рупора и длины волны, представлен в виде квадратичной зависимости от этого параметра. Для оптимальной рупорной антенны найдена простая формула оценки ширины диаграммы направленности по половинной мощности. Для плотности потока энергии рупорной антенны в параксиальной области ближней зоны получено аналитическое выражение, применимое на расстоянии от апертуры z 1,6 a2 b2, где a, b – размеры рупора.
Приведен обзор развития фотоэлектронных эффектов и их применения в электроннооптических преобразователях изображений. Выполнен анализ технических характеристик известных фотокатодов, таких как щелочно-земельные, мультищелочные, фотокатоды с отрицательным электронным сродством и гибридные автоэмиссионные катоды. Показано, что современные автоэмиссионные катоды обладают уникальными эмиссионными характеристиками. Делается вывод о том, что гибридные автоэмиссионные фотокатоды, выполненные в виде матрицы пироэлектрических элементов, электрически связанных с системой автоэлектронных эмиттеров на основе наноструктурированных углеродных трубок, могут стать основой приборов ночного видения, обладающих высокой чувствительностью во всем ИК-диапазоне и создать серьезную конкуренцию традиционным тепловизионным системам.
Исследуются статистические характеристики электромагнитного поля, рассеянного контролируемыми шероховатыми (на стадиях шлифования) оптическими поверхностями, имеющими различный уровень среднего квадратичного отклонения (СКО) – от заданного (эталонного) профиля на различных стадиях технологической обработки. Получены и проанализированы аналитические выражения для контраста регистрируемых интерферограмм и спекл-структуры от характерного отношения контролируемой величины в соотношении с длиной волны интерферометрического контроля – . Предлагается метод частичного подавления спекл-структуры в регистрируемых изображениях, основанный на использовании пространственной фильтрации и операции усреднения по ансамблю сечений, проходящих через энергетический центр тяжести отфильтрованных изображений. Приводятся результаты экспериментальных исследований макетного образца лазерного инфракрасного (ИК) интерферометра, построенного по модифицированной функциональной схеме Тваймана–Грина, с рабочей длиной волны излучения = 10,6 мкм и формулируются рекомендации по выбору его элементной базы.
Представлен аналитический метод расчета параметров инфракрасного (ИК) фотоприемного устройства с заданной топологией матрицы фоточувствительных элементов (МФЧЭ), осуществляющего регистрацию малоразмерных объектов в режиме линейного сканирования. Метод позволяет оценить отношение сигнал/шум и пространственное разрешение ИК фотоприемного устройства (ФПУ) с режимом временной задержки и накопления (ВЗН) с учетом функции рассеяния точки оптической системы, пространственного распределения чувствительности фоточувствительных элементов (ФЧЭ), параметров дискретизации, ВЗН-суммирования и накопления, значений дробового шума и шума считывания, согласованного суммирования выходных сигналов ИК ФПУ. Проведена оценка пространственного разрешения ИК ФПУ в направлении сканирования, а также в направлении, ортогональном сканированию по двум малоразмерным объектам и по гармоническим мирам в зависимости от параметров топологии МФЧЭ. Найдены оптимальные размеры ФЧЭ (обеспечивающие максимальное отношение сигнал/шум, пространственное разрешение системы при этом не учитывалось) при регистрации пятна излучения в плоскости МФЧЭ, расположенного в максимуме/минимуме пеленгационной характеристики, с учетом/без учета шума считывания, с учетом/без учета дополнительной пространственной обработки выходных сигналов.
Проведено сравнение электрофизических и фотоэлектрических параметров малоразмерных многоплощадочных планарных фотодиодов из антимонида индия с кристаллами, изготовленными в рамках единой партии по четырём вариантам технологии: базовой с применением имплантации ионов бериллия и трём другим на основе базовой технологии, отличающимся уменьшенными значениями энергии, дозы имплантации и методом постимплантационного отжига. Показана перспективность применения фотонного отжига в сочетании с измененными режимами имплантации в базовой технологии. Это позволяет уменьшить число технологических операций и исключить применение токсичного моносилана и взрывоопасного водорода при выигрыше характеристик фотодиодов по интегральной токовой чувствительности на ~ 8 % и удельной обнаружительной способности на ~ 4 %.
Рассмотрена двойная гетероструктура на основе прямозонных полупроводников со средним слоем фотопоглощения при напряжении лавинного пробоя. Такие структуры используются при создании лавинных фотодиодов с разделенными областями поглощения и умножения (ЛФД с РОПУ). Показано, что при расчете предельно возможных характеристик ЛФД с РОПУ даже в слое поглощения необходимо учитывать ударную генерацию электронно-дырочных в пар, причем это можно выполнить аналитически.