КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

---

Номер 19-79-10096

НазваниеФункциональные преобразователи оптических сигналов в видимом и ближнем ИК диапазонах

РуководительТригуб Максим Викторович, Доктор технических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева Сибирского отделения Российской академии наук, Томская обл

Период выполнения при поддержке РНФ

07.2019 - 06.2022

, продлен на 07.2022 - 06.2024. Карточка проекта продления (ссылка)

Конкурс№41 - Конкурс 2019 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными.

Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки, 09-608 - Инженерно-технические и информационные автоматизированные системы мониторинга биоресурсов, биосферы и технических систем

Ключевые словаЛазер, высокоскоростная визуализация, активная среда, газовый лазер, оптическая накачка, газоразрядная трубка, усиление, фильтрация, обработка.

Код ГРНТИ29.33.15

СтатусУспешно завершен

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
Проект направлен на решение фундаментальной проблемы разработки методов и средств для функционального преобразования оптических сигналов с сохранением заданного распределения интенсивности. В рамках проекта предполагается решить указанную проблему для оптических сигналов в видимой и ближней ИК области спектра. Для этого будут разработаны функциональные преобразователи на самоограниченных и резонансных переходах атомов металлов с бесконтактным возбуждением активной среды. Функциональное преобразование сигнала предполагает его усиление с минимальным искажением, изменение его спектрального состава согласно заданным параметрам. Основная область применения разрабатываемых преобразователей (усилителей, активных фильтров) - построение бистатических лазерных активных оптических систем для визуально-оптической диагностики объектов и технологических процессов, микрообработки материалов, связи и задач оптики атмосферы. Следует отметить, что предполагается разработка высокочастотных систем, работающих при высоких частотах повторения импульсов возбуждения (десятки - сотни килогерц). Объектами исследования являются активные среды на самоограниченных переходах атомов меди и марганца и на резонансных переходах натрия и калия. Выбор газовых сред на атомах металлов обусловлен их физическими особенностями, а именно, высоким коэффициентом усиления за один проход, минимальными искажениями входного сигнала, высокой спектральной яркостью, относительно высокими частотно-энергетических характеристики и спектральным диапазоном функционирования. Возбуждение сред будет осуществляться с помощью барьерного емкостного разряда, а также с помощью оптической накачки. Основными параметрами, определяющими эффективность преобразования сигналов (аналогия с электронными операционными усилителями), являются: амплитудно-частотная характеристика, уровень искажения входного сигнала, уровень собственных шумов, коэффициент усиления, насыщенный коэффициент усиления, спектральный (частотный) диапазон усиления, отношение сигнал-шум (контраст). Эти характеристики будут исследованы для разработанных преобразователей (усилителей, активных фильтров). Результаты исследований позволят разработать физическую модель, описывающую механизмы формирования выходного сигнала (изображения) как функцию от параметров возбуждения и функционирования усилителя (емкости электродов, концентрации паров активного вещества, оптическому ходу лучей и т.д.). Комплексное исследование функциональных преобразователей как на самоограниченных, так и на резонансных переходах атомов металлов, позволит получить новые фундаментальные знания о механизмах преобразования сигналов в них и реализовать устройства для задач неразрушающего контроля, диагностики и микрообработки на их основе, что подтверждает практическую значимость данного проекта.

Ожидаемые результаты
В ходе проекта ожидается получить следующие научные результаты: 1. В результате комплексного подхода по разработке и исследованию высокочастотных преобразователей на самоограниченных переходах возбуждаемых барьерным емкостным разрядом, будут выявлены механизмы, определяющие эффективность их использования для преобразования сигналов видимого и ближнего ИК диапазонов спектра. 2. Будет исследован процесс преобразования входного сигнала в рамках одного импульса возбуждения. Исследования будут проведены впервые и позволят дополнить модель активной среды на самоограниченых переходов атомов меди и марганца. 3. Будет разработан функциональный преобразователь оптических сигналов видимого и ближнего ИК областей спектра с твердотельным источником возбуждения, работающий с частотой следования импульсов 150 кГц. 4. Обобщение экспериментальных и теоретических исследований активных сред на самоограниченных переходов атома меди и марганца позволит создать модель, описывающую процесс преобразования входного сигнала с заданным контрастом. 5. На основе проведенных исследований будет разработан макет бистатической лазерной активной оптической системы для решения научно-практических задач высокоскоростной диагностики, обработки материалов в видимом и ближнем ИК диапазонах спектра. 6. Будут изготовлены и исследованы функциональные преобразователи оптических сигналов на резонансных переходах атомов натрия и калия. Выявлены требования к параметрам возбуждения, а также энергетических и спектральным характеристикам входного сигнала для передачи контраста, что будет сделано впервые для сред на парах калия и натрия. 7. Будут определены предельные частотные характеристики активных сред на резонансных переходах атома натрия и калия, что позволит оценить эффективность их использования для решения задач визуально-оптического контроля, а также для формирования мощных пучков с заданным распределением интенсивности. 8. При использовании независимого источника подсветки, функционального преобразователя оптических сигналов, блока формирования входного сигнала на основе DPL матрицы, системы синхронизации будет реализована бистатическая лазерная активная оптическая система для формирования входных сигналов с заданным распределением интенсивности. По результатам работ предполагается опубликовать не менее 18 публикаций в рецензируемых изданиях, подготовить и выступить на международных и всероссийских конференциях, в том числе специализированных – по оптике, фотонике и физике лазеров. Кроме этого, предполагается подготовка не менее 3 РИД.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---