2025
Том 61 № 1 2025 (ЯНВАРЬ – ФЕВРАЛЬ)
СОДЕРЖАНИЕ НОМЕРА
ФОТОНИКА: МЕТОДЫ, КОМПОНЕНТЫ, СИСТЕМЫ
Аннотация:
Рассмотрена динамика взаимодействия электромагнитного излучения ближнего инфракрасного диапазона с волной пространственного заряда (ВПЗ), распространяющейся в объёме полупроводникового цилиндрического волновода на основе n-GaAs. Продемонстрирована возможность фазовой модуляции замедляемой электромагнитной волны типа моды «шепчущей галереи» с глубиной от 10 до 30 рад. Показано, что при дальнейшем распространении в оптическом волноводе модулированное по фазе излучение распадается на последовательность ультракоротких импульсов, частота следования которых совпадает с частотой ВПЗ, реализуемой в волноводе. Обнаружено, что пиковая мощность сформированных импульсов превосходит среднюю мощность вводимого в волновод излучения приблизительно на три порядка и может достигать значений 20–50 Вт. Оптимальная длина, на которой происходит формирование оптических импульсов за пределами волновода, существенно зависит от амплитуды и частоты модуляции концентрации свободных носителей заряда, связанной с распространяющейся ВПЗ.
Страницы: 3-15
DOI: 10.15372/AUT20250101
Аннотация:
Изготовлено двухсердцевинное волокно на основе теллуритного стекла с взаимодействующими одномодовыми сердцевинами, в котором исследовано линейное и нелинейное распространение ультракоротких импульсов. В изготовленном волокне экспериментально продемонстрирован эффект нелинейно-оптического переключения ультракоротких импульсов на длине волны 1,56 мкм, который проявлялся в виде перераспределения энергии между сердцевинами на выходе волокна при увеличении энергии входного импульса, введённого в одну из сердцевин волокна. Эффект наблюдался при относительно невысоких энергиях импульсов менее 2 нДж, что представляет интерес для создания насыщающихся поглотителей для волоконных лазеров с синхронизацией мод.
Страницы: 16-23
Аннотация:
Обсуждается роль взаимодействия волн накачки и генерации в волоконном лазере со случайно распределённой обратной связью за счёт слабого рэлеевского обратного рассеяния, работающем в режиме узкополосной генерации, которая наблюдается при небольшом превышении мощности накачки над пороговой. Спектр в этом случае состоит из узких (менее 1 МГц) мод, имеющих типичное время жизни 1 мс. Ранее было продемонстрировано, что за процесс декомпозиции мод могут отвечать как внешние шумы (термические или акустические), так и нелинейный процесс четырёхволнового взаимодействия между модами генерации. Построена модель нелинейного взаимодействия волны накачки со сверхузкой модой генерации и показано, что фазовая кросс-модуляция между ними может привести к разрушению моды, если разбегание волн происходит достаточно медленно. Отсюда следует, что режим узкополосной генерации зависит от дисперсии волокна, поскольку последняя определяет соответствующую длину разбегания. Сравнение с экспериментом подтверждает этот вывод: в случайных лазерах на основе волокон с низкой дисперсией не наблюдается узкополосной генерации, в то время как для волокон с большим коэффициентом дисперсии она существует.
Страницы: 24-31
DOI: 10.15372/AUT20250103
Аннотация:
Предложен новый тип элемента, обеспечивающего синхронизацию мод в волоконном лазерном источнике ультракоротких импульсов. Этот элемент представляет собой пару связанных микроволоконных тейперов, покрытых слоем углеродных нанотрубок, и объединяет в себе функции насыщающегося поглотителя и выходного ответвителя. Предлагаемый вариант изготовления насыщающегося поглотителя отличается технологической простотой и может применяться практически в любой оптической лаборатории. На основе полученного образца поглотителя-ответвителя и активных волокон, легированных эрбием, изготовлен кольцевой волоконный лазер, в котором экспериментально продемонстрирована синхронизация мод с генерацией пикосекундных солитонных импульсов.
Страницы: 32-40
DOI: 10.15372/AUT20250104
Аннотация:
Представлен эрбиевый лазер в конфигурации с полуоткрытым резонатором, состоящим из узкополосной волоконной брэгговской решётки и случайной распределённой обратной связи в искусственном рэлеевском отражателе. Для дополнительной спектральной фильтрации использовался отрезок десятиметрового двухсердцевинного волоконного световода, намотанного на катушку диаметром 9 см. Достигнут одночастотный режим генерации с максимальной выходной мощностью 4,4 мВт, при этом ширина линии генерации составила 2 кГц.
Страницы: 41-47
DOI: 10.15372/AUT20250105
Аннотация:
Предложен новый метод селекции поперечных мод оптического цилиндрического волокна с помощью тонкой поглощающей оболочки. Результаты расчётов в среде COMSOL ® Multiphysics демонстрируют возможность селекции моды HE12 по потерям в многомодовом волокне на длине волны 1550 нм, при этом тонкая поглощающая оболочка (с толщиной 2,5–10 нм) располагается в окрестности минимумов компонентов полей |Er,ϕ|. Радиус оболочки оптимизируется по минимуму величины погонных потерь α для данной моды, которые составляют сравнительно малую величину от –0,02 до –0,06 дБ/см в зависимости от параметров оболочки, при этом для остальных мод эта величина в десятки раз больше. Для аналитического описания приведена оценочная формула погонных потерь. Проведены поиски оптимальных радиусов поглощающей оболочки с точки зрения минимизации потерь селектируемой моды для различных коэффициентов поглощения и толщин оболочки. Показана слабая спектральная зависимость коэффициента погонных потерь для заданной толщины оболочки и коэффициента поглощения.
Страницы: 48-56
DOI: 10.15372/AUT20250106
Аннотация:
Предложен и реализован экспериментально метод увеличения скорости генерации квантового ключа в атмосферных квантово-криптографических линиях связи за счёт одновременной передачи одиночных фотонов с длинами волн 780 и 850 нм по одному квантовому каналу. Созданная нами лабораторная система продемонстрировала примерно двукратное увеличение скорости генерации так называемого «просеянного» квантового ключа при использовании двух установок, работающих на длинах волн 780 и 850 нм и передающих фотоны по одному квантовому каналу длиной 23 см. Скорость генерации просеянного квантового ключа и уровень ошибочных битов для длины волны 780 нм составили 11502 ± 290 бит/с и 2,4 ± 0,4 %, а для длины волны 850 нм — 10627 ± 290 бит/с и 3,9 ± 0,5 %.
Страницы: 57-66
DOI: 10.15372/AUT20250107
ОПТИЧЕСКИЕ И ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ, СИСТЕМЫ И ТЕХНОЛОГИИ
Аннотация:
Экспериментально и теоретически исследовано спонтанное нарушение симметрии в стеклянных диэлектрических микросферах с керровской нелинейностью с учётом линейного рэлеевского рассеяния между встречными волнами при двунаправленной симметричной оптической накачке. Показано, что чем больше коэффициент рэлеевского рассеяния, тем выше пороговая мощность, необходимая для наблюдения эффекта. Увеличение рэлеевского коэффициента связи между противоположно распространяющимися волнами приводит к сужению области отстройки частоты накачки от частоты точного резонанса, в которой реализуется спонтанное нарушение симметрии, и уменьшению асимметрии состояний света.
Страницы: 67-73
DOI: 10.15372/AUT20250108
Аннотация:
Рассмотрен метод наноструктурной модификации поверхности металлических образцов, предварительно подвергнутых термической обработке, с помощью фемтосекундного лазерного излучения. Приведены результаты экспериментов по исследованию процесса и определению технологических режимов микрообработки образцов — поверхностного упрочнения и лазерного шлифования. Показаны увеличение поверхностной микротвёрдости для закалённых заготовок из инструментальных сталей и последующее уменьшение шероховатости без потери твёрдости.
Страницы: 74-79
DOI: 10.15372/AUT20250109
Аннотация:
Выяснено влияние на форму приборных пластин (ПП) GaAs формирования тонких слоёв CdTe и ZnTe. При формировании тонких буферных слоёв ZnTe (толщиной 20–300 нм) и CdTe (5–7 мкм) на ПП GaAs (толщиной ∼420 мкм) их изгиб увеличивался более чем на 1 мкм. Найдено технологическое решение уменьшения изгиба приборных пластин GaAs более чем на 1 мкм после формирования тонких слоёв (CdTe и ZnTe), после технологического отжига при температуре 600 °C в высоком вакууме осуществляется медленное остывание образца (со скоростью 0,5 град/мин) в течение 11 ч.
Страницы: 80-86
DOI: 10.15372/AUT20250110
АНАЛИЗ И СИНТЕЗ СИГНАЛОВ И ИЗОБРАЖЕНИЙ
Аннотация:
Приводятся результаты применения новой методики проверки гипотезы о независимости случайных величин при анализе данных дистанционного зондирования антропогенных территорий. Основу методики составляет непараметрический алгоритм распознавания образов, соответствующий критерию максимального правдоподобия. Определены линейные и нелинейные зависимости между спектральными признаками, которые характеризуют антропогенные территории. Рассматриваются результаты распознавания типов антропогенных территорий по спектральным данным дистанционного зондирования.
Страницы: 87-97
DOI: 10.15372/AUT20250111
12. Макеев А. А., Щербачёв В. А. Обнаружение импульсного ЛЧМ-сигнала
Аннотация:
Предложен алгоритм обнаружения единичного импульса с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ) в условиях приёма при низких отношениях сигнал/шум. Предcтавленный метод обнаружения основан на характерных свойствах ЛЧМ-сигнала, отличающих его от шумов и помеховых сигналов, что позволяет решать задачу обнаружения даже при значительной априорной неопределённости о параметрах полезного сигнала.
Страницы: 98-106
DOI: 10.15372/AUT20250112
Аннотация:
Применение тепловизионной съёмки для реконструкции объектов исторического наследия ограничено влиянием современной распашки и отсутствием археологических объектов с контрастными термическими свойствами. Отличительная особенность предложенного алгоритма статистического анализа состоит в использовании текстурных признаков Харалика на этапе извлечения признаков. Последующая сегментация изображения позволяет выявить участки культурного слоя различной мощности как площадные ландшафтные объекты. Интерпретация их свойств основывается на эталонных данных междисциплинарных исследований — раскопок, геофизики, почвенных бурений. Оценка тенденций взаимного расположения сегментов разных классов и соотношение их площадей позволяет выдвинуть гипотезу о границах археологического памятника.
Анализ структуры сегментированного тепловизионного изображения на участке средневекового Кушманского III селища (Удмуртия) показал принципиальные отличия в распределении гумусированного слоя грунта на поселении и прилегающей территории, не подвергавшейся антропогенному воздействию. Предложенный алгоритм может рассматриваться как эффективный инструмент изучения объектов исторического наследия.
Страницы: 107-117
DOI: 10.15372/AUT20250113
14. Кирьянов В. П., Кирьянов А. В. Проблемы калибровки угловых датчиков встраиваемого типа
Аннотация:
Представлены результаты тестирования эффективности использования одновременно двух измерительных процедур: самокалибровки и автокомпенсации, применяемых в лазерных генераторах изображений с круговым сканированием для снижения погрешности синтеза структур. Выявлено, что при использовании подобной стратегии возникает целесообразность ограничения сложности аппаратной реализации процедуры самокалибровки из-за действия неучитываемых источников искажений. Для снижения этого возникающего предела предложено в указанных установках применять конфигурацию оптико-механической системы, аналогичную той, что используется при калибровке встроенных в них угловых датчиков. Кроме того, также необходимо непрерывно отслеживать и учитывать проявления искажающих факторов, вклады которых нестабильны во времени.
Страницы: 118-128
DOI: 10.15372/AUT20250114
