Том 57 № 6 2021 (НОЯБРЬ – ДЕКАБРЬ)
СОДЕРЖАНИЕ НОМЕРА
ОПТИЧЕСКИЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
1. Сысоев Е. В., Латышев А. В. Измерение межатомного расстояния в кристаллической решётке кремния с использованием оптического сканирующего интерферометра
Аннотация:
Исследовано влияние характеристик оптической системы интерферометра на распределение спектральной плотности мощности проходящего через неё частично когерентного света. Представлены результаты измерений эффективной длины волны для частично когерентного источника света, установленного в интерферометр. Показано, что оптическая система интерферометра искажает спектр источника света, что приводит к систематической погрешности при измерениях. Использование атомно-гладких поверхностей в качестве зеркал в опорном и измерительном плечах интерферометра позволило исследовать влияние оптической системы интерферометра на фазовые искажения. Установлено, что из-за фазовых искажений оптической системы имеет место систематическая погрешность измерения рельефа более 5 нм по высоте. Показано, что использование атомно-гладкой поверхности в качестве эталонного объекта измерения даёт возможность значительно снизить эту погрешность (до 0,12 нм). Приведены результаты измерений эшелона атомных ступеней со счётным числом одноатомных слоёв на поверхности кристаллического кремния. Впервые экспериментально методами оптической низкокогерентной интерферометрии измерено среднее значение межатомного (межплоскостного) расстояния в кристаллической решётке образца Si с ориентацией [111], которое составляет 3,145 ± 0,003 Å.
Страницы: 3-11
DOI: 10.15372/AUT20210601
2. Нюшков Б. Н., Иваненко А. В., Смирнов С. В. Управление режимами и параметрами генерации волоконных лазеров с синхронизацией мод: возможности и перспективы
Аннотация:
Уникальная вариативность современной волоконной и интегральной оптики, развитие физики комплексных нелинейно-оптических явлений и нанофотоники способствовали разработке качественно новых подходов к реализации и управлению режимами импульсной генерации в волоконных лазерах в последнее десятилетие. В данной работе приведены структурированный обзор и сравнительный анализ актуальных методов статического и динамического управления режимами и параметрами генерации в волоконных лазерах с синхронизацией мод излучения.
Страницы: 12-28
DOI: 10.15372/AUT20210602
3. Деревянко Д. И., Пен Е. Ф., Шелковников В. В., Алиев С. И. Тонкослойные голографические фотополимерные материалы с большим изменением показателя преломления
Аннотация:
Методом записи отражательных и пропускающих объёмных элементарных голограмм исследованы модифицированные голографические фотополимерные материалы (ГФПМ), разработанные в НИОХ СО РАН, обеспечивающие в результате постобработки высокую дифракционную эффективность (ДЭ) при малой толщине регистрирующего слоя. Получены образцы объёмных отражательных голограмм с ДЭ порядка 90 % при толщине регистрирующего слоя около 6 мкм и модуляции показателя преломления ∆n не менее 0,036. Полученные голограммы имеют высокую прозрачность во всём видимом диапазоне спектра, малую усадку и хорошую однородность пространственной структуры решётки, о чём свидетельствует чёткая картина боковых лепестков контура спектрального отклика.
Страницы: 29-37
DOI: 10.15372/AUT20210603
4. Дубнищев Ю. Н., Арбузов В. А., Арбузов Э. В., Золотухина О. С. Изотропная Бессель — Гильберт-визуализация полей фазовой оптической плотности
Аннотация:
Обсуждаются метод и возможность реализации изотропной бессель — гильбертдиагностики полей фазовой оптической плотности газовых, конденсированных и реагирующих сред. Зондирующее поле в таких системах формируется в виде моно- или полихроматической конфигурации бесселевых пучков, пространственно-частотный фурье-спектр которых оптически сопряжён с концентрической фазовой структурой изотропного гильберт-фильтра, а цветовая структура соответствует спектральной чувствительности фотоматрицы видеокамеры, подключённой к компьютеру, который анализирует покадровую последовательность полученных изображений. Структура такого зондирующего поля устойчива к дифракционным возмущениям, индуцируемым исследуемой средой, и их влиянию на изотропность гильберт-визуализации фазовой оптической плотности. Область возможных приложений — экспериментальная гидро- и газодинамика, теплофизика, океанология, а также соответствующие промышленные технологии.
Страницы: 38-48
DOI: 10.15372/AUT20210604
5. Кирьянов В. П., Кирьянов А. В. Применение когерентных решётчатых фильтров в гониометрии
Аннотация:
Показано, что применение ансамбля считывающих головок определённого формата, согласованного с параметрами измерительного растра и матрицей индикаторных растров считывающих головок, позволяет существенно снизить искажающее действие систематической составляющей инструментальной погрешности растра. Отмечается, что рассмотренное в предлагаемой работе конкретное техническое решение по согласованию параметров комплементарных решётчатых фильтров не является единственным для используемого растра.
Страницы: 49-59
DOI: 10.15372/AUT20210605
ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МИКРО- И ОПТОЭЛЕКТРОНИКИ
6. Шелковников В. В., Микерин С. Л., Симанчук А. Э., Чубаков П. А., Коротаев С. В., Орлова Н. А., Бережная В. Н., Каргаполова И. Ю., Максимов А. М., Ищенко Р. А., Рязанов Н. Д. Нелинейно-оптические свойства полифтортрифенилпиразолиндицианоизофороновых красителей в матрице поликарбоната
Аннотация:
Представлены результаты экспериментальных работ по исследованию концентрационных зависимостей, временной и температурной стабильности квадратичного отклика материалов типа «гость—хозяин» на основе поликарбоната и оригинальных синтезированных красителей. Показано, что модификации хромофора дендронными боковыми заместителями существенно улучшают растворимость, позволяя создавать полимерные материалы с высоким содержанием оптически активных частиц. Материалы обладают высокой временной и температурной стабильностью и демонстрируют d33 до 80 пм/В при концентрации хромофоров 2,5 • 1020 см−3.
Страницы: 60-66
DOI: 10.15372/AUT20210606
АНАЛИЗ И СИНТЕЗ СИГНАЛОВ И ИЗОБРАЖЕНИЙ
7. Шипко В. В., Самойлин Е. А., Пожар В. Э., Мачихин А. С. Выделение контуров на гиперспектральных изображениях
Аннотация:
Рассмотрены основные подходы к выделению контуров объектов на гиперспектральных изображениях. Представлены алгоритмы выделения контуров спектрально-селективных объектов на основе пространственно-спектральной корреляции и межспектральной разности градиентов. Показана эффективность предложенных алгоритмов при обработке реальных гиперспектральных изображений при условии аддитивного гауссовского шума.
Страницы: 67-75
DOI: 10.15372/AUT20210607
8. Перепелкин Е. А. Инвариантность оценки состояния конечной цепи Маркова с дискретным временем
Аннотация:
Работа посвящена решению задачи построения оценки состояния конечной цепи Маркова с дискретным временем. Цепь Маркова рассматривается как линейная динамическая система с неполной информацией о состоянии. Оценка состояния строится на основе наблюдателя Люенбергера. Получены условия инвариантности оценки состояния к возмущениям вероятностей переходов в цепи Маркова. Рассмотрен численный пример.
Страницы: 76-81
DOI: 10.15372/AUT20210608
9. Шакенов А. К. Селекция особых точек, устойчивых к размытию и геометрическим искажениям изображений
Аннотация:
Предложен метод выбора устойчивых особых точек изображений, полученных с помощью алгоритмов BRISK и AKAZE. Метод основан на выделении точек, сохраняющихся на изображении после его значительного искажения. Приведены результаты численных экспериментов на базе 1000 изображений, подтверждающие эффективность предложенного метода. Установлено, что наборы точек, полученные с помощью предложенного метода, содержат в 3–5 раз больше устойчивых точек, чем случайные наборы такого же размера. Показано, что для выбора устойчивых точек более эффективным является использование значительных искажений изображений.
Страницы: 82-89
DOI: 10.15372/AUT20210609
10. Лапко А. В., Лапко В. А., Бахтина А. В. Исследование методики проверки гипотезы о независимости двухмерных случайных величин с использованием непараметрического классификатора
Аннотация:
Исследуются свойства методики проверки гипотезы о независимости случайных величин, основанной на использовании непараметрического алгоритма распознавания образов, соответствующего критерию максимального правдоподобия. Оценивание законов распределения в классах осуществляется по исходным статистическим данным в предположении независимости и зависимости сравниваемых случайных величин. В этих условиях вычисляются оценки вероятностей ошибок распознавания образов в классах. По минимальному их значению принимается решение о независимости либо зависимости случайных величин. Применение предлагаемой методики позволяет обойти проблему декомпозиции области значений случайных величин на многомерные интервалы. Эффективность предлагаемой методики при усложнении зависимости между случайными величинами и изменении объёма исходных статистических данных исследуется методом вычислительных экспериментов.
Страницы: 90-100
DOI: 10.15372/AUT20210610
МОДЕЛИРОВАНИЕ В ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ
11. Макаров С. Н., Ступак М. Ф., Овчинников Д. А., Оберемок Ю. А. Расчёт допустимых погрешностей каналов 3D-сканера при измерении формы поверхности зеркальной системы обсерватории «Миллиметрон» в режиме эксплуатации на орбите
Аннотация:
На базе разработанных ранее математической модели и алгоритмов функционирования системы контроля зеркальной системы обсерватории «Миллиметрон» представлены результаты численного моделирования получения допустимых значений погрешностей бортового 3D-сканера при предварительном измерении геометрических параметров пространственного расположения зеркальной системы обсерватории «Миллиметрон» с использованием оптических контрольных меток на поверхности зеркальной системы. При моделировании измерения геометрических параметров пространственного расположения контрольных меток рассмотрены два варианта их исполнения на панелях главного зеркала телескопа: вариант 1 — контрольные метки заданы в виде зеркальных сфер диаметром 10 мм, расположенных по четырём углам панелей главного зеркала; вариант 2 — контрольные метки варианта 1 дополнены миниатюрными поворотными зеркалами. Миниатюрные зеркала позволяют поворачивать измерительный луч так, чтобы через зеркало можно было измерить геометрические параметры контрольных меток, расположенных на смежных (для зеркал) панелях главного зеркала. Выявлено, что при достижении допустимых значений погрешностей работы 3D-сканера (9 мкм для дальномерного канала, 2 угл. сек для угломерных каналов) и применении комбинированных контрольных меток (вариант 2) потенциально возможно построение прибора для предварительной настройки зеркальной системы.
Страницы: 101-112
DOI: 10.15372/AUT20210611
12. Окольнишников В. В., Ордин А. А., Рудометов С. В. Разработка цифровой модели очистного забоя угольной шахты
Аннотация:
Представлены структура и цифровая модель очистного забоя угольной шахты. Цифровая модель содержит параметры угольного пласта, технические параметры используемых горных машин, экономические показатели. Цифровая модель может быть применена для поддержки принятия решений по увеличению производительности очистного забоя угольной шахты, оценки эффекта новой техники или новой технологии. Приведён пример использования цифровой модели для определения зависимости финансовых показателей функционирования очистного забоя от длины лавы и технологических схем добычи угля.
Страницы: 113-123
DOI: 10.15372/AUT20210612
13. Антипина Е. В., Мустафина С. А., Антипин А. Ф. Алгоритм решения задачи многоцелевой оптимизации на основе кинетической модели химической реакции
Аннотация:
Разработан численный алгоритм определения оптимальных режимных параметров химического процесса. В общем виде сформулирована постановка задачи многоцелевой оптимизации условий проведения химического процесса. Для решения поставленной задачи приведён генетический алгоритм, в основу которого положен метод FFGA, позволяющий определить множество оптимальных решений по Парето. Проведён вычислительный эксперимент для реакции аминометилирования тиолов в целях определения оптимальной температуры и времени протекания реакции, обеспечивающих максимальную конверсию исходных веществ и максимальную селективность образования целевого продукта реакции.
Страницы: 124-131
DOI: 10.15372/AUT20210613
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ И ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ
14. Боровик С. Ю., Секисов Ю. Н., Блинов А. В., Лучшева М. В., Мухутдинов Ф. И. Средства диагностики и оценки остаточного ресурса пар трения в процессе эксплуатации газотурбинных двигателей
Аннотация:
Излагается подход к построению средств диагностики опасных состояний газотурбинных двигателей, вызванных разрушением подшипниковых узлов силовых установок. Подход основывается на непрерывном мониторинге воздействующих на подшипниковый узел внешних факторов и контроле наличия частиц металла в маслосистеме двигателя, которые осуществляются с помощью оригинальных одновитковых вихретоковых датчиков, моделировании износа подшипника и оценки его остаточного ресурса в изменяющихся рабочих условиях. Это позволяет оперативно определять остаточный ресурс подшипникового узла и прогнозировать время до его интенсивного разрушения, что, в свою очередь, обеспечивает возможность оперативного принятия мер по предупреждению развития аварийных ситуаций.
Страницы: 132-140
DOI: 10.15372/AUT20210614
Указатель статей, опубликованных в журнале "Автометрия" в 2021 году
