Оптичні прилади на основі низькокогерентної спектральної інтерферометрії

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки України

Харківський національний університет радіоелектроніки

УДК 681.785.57+681.7.069

Оптичні прилади на основі низькокогерентної спектральної інтерферометрії

01.04.01 ? фізика приладів, елементів і систем

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата фізико-математичних наук

Татьянко Дмитро Миколайович

Харків 2014

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Інституті радіофізики та електроніки ім. О. Я. Усикова Національної академії наук України.

Науковий керівник: доктор фізико-математичних наук, професор Лукін Костянтин Олександрович, Інститут радіофізики та електроніки ім. О. Я. Усикова НАН України, завідувач відділу нелінійної динаміки електронних систем

Офіційні опоненти:

доктор фізико-математичних наук, професор Кокодій Микола Григорович, Національний фармацевтичний університет МОЗ України, професор кафедри фізики

кандидат фізико-математичних наук, доцент Петченко Гліб Олександрович, Харківський національний університет міського господарства імені О. М. Бекетова МОН України, доцент кафедри світлотехніки і джерел світла

Захист відбудеться «_____»______________2014 р. о ______ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.052.04 Харківського національного університету радіоелектроніки за адресою: 61166, м. Харків, пр. Леніна, 14.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Харківського національного університету радіоелектроніки за адресою: 61166, м. Харків, пр. Леніна, 14.

Автореферат розісланий «_____»_____________2014 р.

Учений секретар спеціалізованої вченої ради О.Г. Пащенко

оптичний випромінювання низькокогерентний інтерферометрія

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми пов'язана, перш за все з тим, що високоточні вимірювання частотних та енергетичних характеристик оптичного випромінювання є важливими проблемами в різних сферах науки та промисловості, таких як оптичні телекомунікації, медицина, метрологія, та інші. Одним з напрямків досліджень у цієї галузі, що викликає великий інтерес та інтенсивно розвивається, є когерентна та низько-когерентна спектральна інтерферометрія, що в останні десятиліття знайшла широке застосування при створенні високоточних діагностичних і вимірювальних приладів [1*]. Для роботи в радіодіапазоні спектра методи низько-когерентної спектральної інтерферометрії інтенсивно розвиваються в рамках шумової радарної технології, в тому числі у приладах для прецизійного вимірювання відстаней [2*]. Робота цих прилади засновані на методах як кореляційної, так і спектральної обробки широкосмугових випадкових сигналів. Останні методи базуються на явищі інтерференції слабо-когерентних сигналів у некогерентному ліміти та отримали назву спектральної інтерферометрії. Застосування цих методів та технологій в оптичному діапазоні спектра дозволяє вимірювати відстані на рівні мікро- та нанометрів.

Вивчення методів спектральної інтерферометрії показали, що найбільшого застосування ці методи здобули в оптичній томографії, що заснована на явищі оптичної когерентності (як в амплітудній, так і в спектральній областях) для широкосмугових випадкових сигналів (optical coherence tomography (OCT), або усталений термін в нашій країні: оптична когерентна томографія (ОКТ)). Інтерес до ОКТ та її активний розвиток зумовлений високою точністю цих технологій, що засновані на спектральній інтерферометрії, та тим, що вони дозволяють досліджувати профілі різних поверхонь та предповерхневих шарів неруйнівним шляхом. Завдяки цьому, найбільш широке застосування ОКТ отримала в медицині, особливо в офтальмології. З появою методів та технологій ОКТ у медиків з'явилася можливість здійснювати неруйнівну діагностику поверхневих шарів рогівки ока з роздільною здатністю одержуваного зображення, що дорівнює одиницям мікрометрів. ОКТ знайшла також застосовування в паперовій промисловості для контролю якості поверхні паперу, в мистецтвознавстві - для дослідження поверхні картин, і т. ін.

Розгляд технологій ОКТ, що засновані на методах низько-когерентної інтерферометрії (або інша назва - інтерферометрії білого світла), показав, що значний інтерес при розробці таких технологій полягає в дослідженні та розвиненні широкосмугових джерел оптичного випромінювання, на яких базуються ці методи. Переважно в науці, медицині та промисловості в якості таких джерел використовуються суперлюмінесцентні діоди. Ці джерела мають велику потужність випромінювання, але не завжди достатню ширину спектру. Крім того, вони відносно дорогі у використанні, тому що вимагають для своєї роботи спеціальне обладнання: системи живлення діодів і т. ін. Тому важливою та актуальною задачею спрощення і здешевлення створення такої затребуваної апаратури, як оптичні томографи, засновані на ОКТ, є пошук альтернативних широкосмугових джерел оптичного випромінювання із збереженням і навіть поліпшенням їх характеристик.

Внаслідок необхідності обміну та передачі великих об'ємів інформації в сучасному світі, представляють інтерес і в останні десятиліття інтенсивно розвиваються технології волоконно-оптичного зв'язку на основі WDM систем (англ.: Wavelength Division Multiplexing - спектральне ущільнення каналів), в яких інформаційні канали розділені по частоті, тобто кожен інформаційний канал передається на своїй частоті. Дані WDM системи базуються на використанні спектра фіксованих оптичних частот, розташованих у вигляді частотної сітки з певними інтервалами між частотними компонентами. Контроль WDM систем потребує застосування стандартів на основі оптичних частотних сіток, що мають задані значення частотних інтервалів між спектральними лініями, які обумовлені міжнародними частотними планами ITU-T (Telecommunication Standardization Sector оf ITU (International Telecommunication Union) - сектор стандартизації електрозв'язку Міжнародного союзу електрозв'язку). Створення таких стандартів за допомогою природних частотних сіток, наприклад, за допомогою спектральних ліній газів та їх сумішей, є досить складним завданням, тому що утруднена можливість впливати на частотні інтервали між спектральними лініями таких сіток, а вони, в загальному випадку, мають значення, що не збігаються з тими, які необхідно відтворювати. Рішення даної проблеми шляхом використання набору когерентних джерел (лазерів) має певні труднощі з взаємною стабілізацією спектрів набору таких джерел, що вирішується шляхом застосування складної і дорогої стабілізуючої апаратури. Тому є актуальною задача створення високостабільних та компактних, а також недорогих сіток стандартних частот.

Забезпечення високоточних вимірювань потужності оптичного випромінювання, до яких постійно підвищуються вимоги, є самостійною науковою задачею, але її рішення особливо набуває великої актуальності для вимірювання потужності широкосмугових джерел оптичного випромінювання, що застосовуються для спектральних приладів в волоконно-оптичних телекомунікаціях, промисловості, медицині. До таких приладів належать оптичні когерентні томографи. Це важливо, наприклад, в офтальмології для діагностики патології сітківки ока, де лінійність чутливості детектора в широкому спектральному діапазоні впливає на точність діагнозу, а рівень потужності випромінювання, що вимірюється, потрібно контролювати для уникнення пошкоджень ока.

Таким чином, завдання формування спектра, його аналізу, а також завдання вимірювання енергетичних характеристик оптичного випромінювання є актуальними для багатьох напрямків розвитку національної економіки та життєдіяльності України та інших країн світу, що визначило тематику дисертації.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконана у відділі нелінійної динаміки електронних систем Інституту радіофізики та електроніки ім. О. Я. Усикова НАН України (ІРЕ ім. О. Я. Усикова НАН України) в рамках науково-дослідницьких робіт: «Методи генерації, випромінювання і прийому випадкових та хаотичних сигналів і їх застосування в радіолокації та зв'язку» (шифр роботи «Версія», номер держреєстрації 0106U011976), «Хаотичні та псевдовипадкові сигнали мікрохвильового і міліметрового діапазонів, засоби їх випромінювання і прийому для застосування у шумових радарах та системах формування радіозображень» (шифр роботи «Крок», державний реєстраційний номер 0111U010478). Частина роботи виконалась в лазерній лабораторії синхротрона Elettra (Трієст, Італія) сумісно з відділом нелінійної динаміки електронних систем ІРЕ ім. О. Я. Усикова НАН України в рамках програми STEP (Sandwich Training Educational Programme), що проводиться Міжнародним центром теоретичної фізики (The Abdus Salam International Centre for Theoretical Physics (ICTP), м. Трієст, Італія), а також за підтримки проекту № 3377 Українського науково-технічного центру (УНТЦ).

Мета і задачі дослідження. Мета роботи - розвиток нових методів вимірювання для створення оптичних приладів на основі низько-когерентної спектральної інтерферометрії, що підвищують точність вимірювання відстаней і потужності когерентного і некогерентного оптичного випромінювання.

Для досягнення поставленої мети розв'язуються наступні задачі:

1. Дослідити експериментально широкосмугові джерела оптичного випромінювання і виявити найбільш ефективні з них для застосувань в нових оптичних вимірювальних приладах на основі низько-когерентної спектральної інтерферометрії.

2. Дослідити теоретично і експериментально методи низько-когерентної спектральної інтерферометрії для вимірювання відстаней з використанням інтерферометрів Майкельсона, Фабрі-Перо і Маха-Цандера на основі широкосмугових джерел оптичного випромінювання.

3. Теоретично обґрунтувати та експериментально дослідити застосування методів низько-когерентної спектральної інтерферометрії для створення сіток стандартних оптичних частот в телекомунікаційних системах з частотним поділом каналів.

4. Розробити моделі оптичних трап-детекторів для прецизійних вимірювань потужності оптичного випромінювання і дослідити чисельними і експериментальними методами їх характеристики. Вивчити можливості застосування трап-детекторів для створення нових оптичних вимірювальних приладів на основі низько-когерентної спектральної інтерферометрії.

Об'єкт дослідження - процеси формування спектру та вимірювання потужності оптичного випромінювання.

Предмет дослідження - інтерференційні методи формування спектру та способи підвищення точності абсолютних вимірювань відстаней за допомогою низько-когерентних і когерентних джерел оптичного випромінювання, а також точності абсолютних вимірювань їх потужності.

Методи дослідження. Для вирішення поставлених завдань в роботі використовувалися відомі методи наукових досліджень: метод низько-когерентної спектральної інтерферометрії на базі інтерферометрів Майкельсона, Фабрі-Перо і Маха-Цандера, спектрометрія оптичного випромінювання, методи сучасної шумовий радіолокації, методи подвійної спектральної обробки, метод гетеродинного перенесення оптичної частоти в радіодіапазон частот, комп'ютерна обробка результатів вимірювань спектра оптичного випромінювання, Фур'є-аналіз спектра оптичного випромінювання, математичне моделювання поляризаційних процесів поширення оптичного випромінювання в оптичних детекторах, абсолютні вимірювання потужності оптичного випромінювання, комп'ютерне моделювання оптичної схеми детекторів оптичного випромінювання, методи математичної статистики для обробки результатів експериментальних досліджень.

Наукова новизна одержаних результатів полягає у тому, що:

1. Вперше запропоновано і обґрунтовано застосування широкосмугового шумового випромінювання надяскравих світлодіодів в низько-когерентних інтерферометричних вимірювачах абсолютних відстаней.

2. Розвинуто метод вимірювання відносних зсувів відбивачів за допомогою оптичних інтерферометрів, які використовують джерела низько-когерентного оптичного випромінювання з рекордно великою шириною спектра випромінювання та дозволяють розширити діапазон вимірюваних відстаней і збільшити граничну точність вимірювань.

3. Вперше запропоновано, теоретично обґрунтовано та реалізовано формування сітки стандартних частот для оптичних телекомунікаційних систем методами низько-когерентної спектральної інтерферометрії з використанням шумового випромінювання надяскравих світлодіодів.

4. Вперше теоретично та експериментально досліджено залежність фотоструму запропонованого нового трап-детектора від поляризації вхідного оптичного випромінювання і показано, що цей детектор забезпечує кращу точність вимірювань потужності некогерентного оптичного випромінювання порівняно з його відомими аналогами.

5. Вперше теоретично та експериментально визначена квантова ефективність запропонованого нового трап-детектора з урахуванням повороту площини поляризації вхідного випромінювання, а також показана можливість поліпшення точності вимірювань потужності некогерентного оптичного випромінювання завдяки реалізації в цьому детекторі максимально можливого числа відбиттів при мінімальному числі фотодіодів.

Практичне значення одержаних результатів полягає в тому, що:

1. Застосування недорогих надяскравих світлодіодів в якості альтернативи суперлюмінесцентним діодам дозволяє здешевити вимірювальні прилади на основі оптичної низько-когерентної інтерферометрії, такі, як оптичні когерентні томографи, покращуючи, при цьому, їх характеристики.

2. Сітка стандартних оптичних частот, що реалізована в дисертаційній роботі методом спектральної інтерферометрії з використанням світлодіодних широкосмугових джерел випромінювання, може використовуватися для метрологічного забезпечення у волоконно-оптичних телекомунікаціях, і більш ефективно вирішувати проблему контролю взаємної стабільності спектрів частотно-розділених інформаційних каналів, а також здешевити метрологічне обладнання. Дана реалізація сітки частот також дозволяє проводити калібрування обладнання для спектрального аналізу.

3. Застосування трап-детекторів оптичного випромінювання у вимірювальних приладах на основі низько-когерентної спектральної інтерферометрії, що запропоноване та обґрунтоване в дисертаційній роботі, дозволяє підвищити точність вимірювань потужності оптичного випромінювання даними приладами. Нові конфігурації трап-детекторів, що представлені в роботі, дозволяють збільшити точність вимірювань потужності оптичного випромінювання в порівнянні з відомими моделями трап-детекторів.

4. Запропонована конструкція сцинтиляційного датчика на основі трап-детектора оптичного випромінювання, яка дозволяє поліпшити точність вимірювань іонізуючого випромінювання та потоків елементарних частинок.

Особистий внесок здобувача. Фактичний матеріал дисертаційної роботи базується на результатах теоретичних і експериментальних робіт, отриманих автором самостійно і спільно з науковим керівником, а також іншими вченими. Особисто автор провів експериментальні дослідження методу спектральної інтерферометрії за допомогою макетів інтерферометра Майкельсона і волоконно-оптичного інтерферометра Фабрі-Перо на базі надяскравих світлодіодів, а також розрахунок параметрів і вибір даних світлодіодів [1, 2, 17, 19]. Провів моделювання, експериментальні дослідження та порівняльний аналіз поляризаційної залежності запропонованого нового і відомого оптичних трап-детекторів [4, 5]. Автор провів різними методами експериментальні дослідження просторових характеристик оптичного випромінювання на виході оптичного волокна з метою розробки детектора потужності оптичного випромінювання для застосувань з використанням оптичного волокна [22]. Автором запропонована нова модель оптичного трап-детектора і варіанти її конструкції, на які отримані патенти на винахід України та Російської Федерації [7, 11, 12]. Автор брав безпосередню участь у створенні сітки стандартних оптичних частот на базі методу спектральної інтерферометрії [3] і в створенні сцинтиляційних датчиків на основі оптичного трап-детектора [21]. На дані ідеї отримані патенти України на корисну модель, в яких автор є співавтором патентів [13, 14].

Апробація результатів дисертації. Наукові результати та основні положення дисертаційної роботи доповідались та обговорювались на наступних науково-технічних конференціях і наукових семінарах, в т.ч. міжнародних: LAMP (Laser, Atomic and Molecular Physics) Seminar в рамках Winter College on Fibre Optics, Fibre Lasers and Sensors, 2007, The Abdus Salam International Centre for Theoretical Physics (ICTP) (Трієст, Італія, 2007); 1-й Международной конференции «Электронная компонентная база. Состояние и перспективы развития» (Харьков, Судак, 2008); VІ Международной научно-технической конференции «Метрология и измерительная техника» («Метрология - 2008») (Харьков, 2008); ІІІ міжнародній науково-технічній конференції «Сучасні проблеми світлотехніки» (Харків, ХНАМГ, 2009); 3-й Международной научной конференции "Функциональная компонентная база микро-, опто- и наноэлектроники" (Харьков-Кацивели, 2010); VIІ Международной научно-технической конференции «Метрология и измерительная техника» (Метрология-2010) (Харьков, 2010); IV міжнародній науково-технічній конференції «Сучасні проблеми світлотехніки та електроенергетики» (Харків, 2011); 15th International congress of metrology (Paris, France, 2011); ІV-й Международной научной конференции «Функциональная база наноэлектроники» (Харьков-Кацивели, 2011); 3rd International Conference on Noise Radar Technology (Yalta, Ukraine, 2012); 5-й Международной научной конференции "Функциональная база наноэлектроники" (Харьков-Кацивели, 2012); VIII Международной научно-технической конференции «Метрология и измерительная техника» «Метрология-2012» (Харьков, 2012); V Международной научно-технической конференции «Современные тенденции развития светотехники» в рамках международного светотехнического форума «LEDLight`2013» (Харьков, 2013).

Експериментальна установка інтерферометра, що реалізує метод спектральної інтерферометрії, і її робота демонструвалася на: 3rd International Conference on Noise Radar Technology (Yalta, Ukraine, 2012); Виставці наукових досягнень у світлотехніці вищих навчальних закладів та наукових установ в рамках світлотехнічного міжнародного форуму «LEDLight`2013» (Харків, 2013).

Публікації. Результати дисертації опубліковані в 37 друкованих наукових працях, з них наукових статей - 10, з яких 6 статей у наукових фахових виданнях, включаючи 1 статтю у виданні іноземної держави, 23 тези доповідей на конференціях, 1 патент України на винахід, 2 патенти України на корисну модель і 1 конвенційний патент Російської Федерації на винахід.

Структура й обсяг дисертаційної роботи. Дисертація складається з вступу, чотирьох розділів, висновків і списку використаних джерел. Загальний обсяг дисертації становить 179 сторінки і містить у собі 67 рисунків, 8 таблиць (з них 1 рисунок займає 1 окрему сторінку). Список використаних джерел на 21 сторінці нараховує 180 найменувань.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертаційної роботи, сформульовані мета та завдання дослідження, представлено наукову новизну та практичне значення отриманих результатів. Відображено особистий внесок здобувача, основні результати та положення роботи, наведено відомості про апробацію результатів дисертаційної роботи та її зв'язок з науковими темами.

У першому розділі проведено аналітичний огляд сучасного рівня техніки для вимірювання спектральних та енергетичних характеристик оптичного випромінювання. Окреслено коло питань і проблем, вирішенню яких присвячено фактичний матеріал дисертаційної роботи. Були простежені шляхи розвитку методів і засобів вимірювання відстаней від часової і спектральної рефлектометрії наприкінці минулого століття до сучасної оптичної когерентної томографії [1*]. Показано, що методи низько-когерентної часової і спектральної інтерферометрії знайшли широке застосування при створенні високоточних діагностичних та вимірювальних приладів в медицині, науці, промисловості, мистецтві, волоконно-оптичних телекомунікаціях. При цьому в якості більш точних і швидкодіючих зарекомендували себе методи спектральної інтерферометрії. Показано, що для роботи в радіодіапазоні спектра методи спектральної інтерферометрії інтенсивно розвиваються завдяки технологіям шумової радіолокації [2*-4*].

Розглянуто застосування методів спектральної інтерферометрії для роботи в оптичному діапазоні спектра в задачах вимірювань мікро- та нановідстаней і створення на їх основі зображень поверхонь та предповерхневих шарів різних матеріалів. Розглянуто розвиток та фізичний принцип роботи найбільш поширених вимірювальних приладів, які засновані на спектральній інтерферометрії, так званих оптичних когерентних томографів, які використовуються в медицині для отримання зображень різних біологічних тканей неруйнівним (in vivo) шляхом.

Розглянуто застосування канавчатих спектрів, які утворюються в результаті оптичної спектральної інтерференції, для використання в якості спектральних мір для калібрування спектроаналізаторів і при ідентифікації спектрального складу поглинання та випромінювання різних речовин та астрономічних тіл (зірок і т. ін.).

В розділі проведено аналітичний огляд та розглянуто фізичний принцип дії широкосмугових джерел оптичного випромінювання для застосування в спектральній інтерферометрії, який дозволив при роботі над дисертацією зосередити увагу над дослідженням надяскравих світлодіодів, як недорогої альтернативи суперлюмінесцентним діодам, що використовуються в даних задачах.

Були розглянуті питання, пов'язані із створенням сіток стандартних оптичних частот для метрологічного забезпечення волоконно-оптичних телекомунікацій. Певні труднощі в цій галузі вимірювань призводять до необхідності створення сіток стандартних частот для телекомунікацій новими високостабільними і недорогими методами та технічними засобами з можливістю зміни форми спектра.

Розглянуто питання прецизійного вимірювання спектральної потужності оптичного випромінювання. З'ясовано, що детектори потужності оптичного випромінювання, що застосовуються в приладах, на основі спектральної інтерференції, повинні мати високу квантову ефективність, великий динамічний діапазон і лінійну чутливість в широкому спектральному діапазоні. Показано, що для задовільнення цих вимог найбільш доцільним є використання трап-детекторів потужності оптичного випромінювання. Показано, що характеристики трап-детекторів забезпечуються завдяки багаторазовому попаданню оптичного променя на фотодіоди, що входять до складу трап-детектора, за рахунок перевідбиттів, в результаті чого поглинається практично все оптичне випромінювання, що надходить в трап-детектор, тобто їх квантова ефективність наближається до 100 %.

Було проведено класифікацію трап-детекторів оптичного випромінювання на підставі їх технічних характеристик і конструктивних особливостей, яка показала шляхи доопрацювання їх фізичних моделей для поліпшення характеристик та ефективного використання в прикладних задачах спектральної інтерферометрії.

У другому розділі розглянуті питання реалізації та дослідження методу спектральної інтерферометрії в оптичному діапазоні для вимірювань відстані і спектра випромінювання. Були проведені теоретичні і експериментальні дослідження фізичних основ методу спектральної інтерферометрії (або методу подвійної спектральної обробки), що полягає у формуванні періодичного чергування максимумів і мінімумів на осі частот спектра, які є наслідком лінійної інтерференції гармонійних спектральних складових широкосмугових випадкових сигналів, які сумуються на виході інтерферометра, за умови, що різниця довжин плечей інтерферометра перевищує довжину когерентності джерела випромінювання. Період цього чередування обернено пропорційний часу ф₀ запізнювання сигналу в вимірювальному плечі інтерферометра відносно сигналу в опорному плечі, що дозволило в дослідженнях, які було проведено в дисертації, однозначно оцінювати різницю довжин плечей інтерферометра, тобто відстань.

Залежність відстані L₀ від різниці Дf _m частот f₁ і f₂, відповідних положенню двох сусідніх екстремумів (максимумів або мінімумів) спектра потужності знаходилась з наступного співвідношення:

. (1)

Спектр потужності на виході інтерферометра має вигляд:



, (2)

де и - різниця фаз між сигналами в плечах інтерферометра, що залежить від оптичних елементів установки; f - частота гармонічних спектральних складових широкосмугового спектру оптичного випромінювання.

Фізичні основи методу спектральної інтерферометрії було досліджено за допомогою класичних інтерферометрів Майкельсона (рис. 1а) та волоконно-оптичного інтерферометра Фабрі-Перо (рис. 1б).

а

б

Рисунок 1 - а) схема установки на основі інтерферометра Майкельсона; б) схема установки на основі волоконно-оптичного інтерферометра Фабрі-Перо

Проведений розрахунок параметрів надяскравих світлодіодів показав доцільність їх використання в якості широкосмугових джерел випромінювання в приладах на базі спектральної інтерферометрії. Завдяки фізичним принципам генерації оптичного випромінювання, що лежать в основі роботи світлодіодів, вони дозволяють реалізувати більш широкий спектр випромінювання, ніж суперлюмінесцентні діоди. Це дає можливість підвищення точності і збільшення діапазону при вимірюванні відстаней методами низько-когерентної інтерферометрії.

Було експериментально досліджено фізичні властивості світлодіодів видимого та інфрачервоного діапазону спектру випромінювання: Toshiba TLRH190P, OptoSupply OSHR5111P, Edison Opto Corporation EDEI-1LS3, HFBR-1414TZ Avago Technologies. В результаті експериментальних досліджень, що було проведено, показано, що використання широкого спектра надяскравих світлодіодів дозволило отримати канавчаті спектри методом спектральної інтерферометрії з характеристиками, що не поступаються характеристикам інтерферометрів на основі широкосмугових суперлюмінесцентних діодів. Це такі характеристики, як потужність випромінювання, ширина спектру випромінювання, контрастність спектральних інтерференційних смуг. На рис. 2 представлені спектри випромінювання одного зі світлодіодів, що було досліджено (рис. 2а), та канавчатий спектр (рис. 2б), що експериментально отримано в спектрі цього фотодіода методом низько-когерентної спектральної інтерферометрії [2, 3, 4*]. На рис. 3 для порівняння показані наведені на сайті виробника та у літературі спектр випромінювання суперлюмінесцентного діода (рис. 3а) та канавчатий спектр, що було отримано за його допомогою (рис. 3б) [5*].



а б

Рисунок 3 - Характеристики суперлюмінісцентного діода SLD-381-MP2-DIL-SM-PD компании Superlum, Ltd.: а) спектр випромінювання, що представлено на сайті виробника; б) канавчатий спектр діода, наведений у літературі [5*]

В результаті експериментальних досліджень методу спектральної інтерферометрії з використанням широкосмугового спектру надяскравих світлодіодів шляхом Фур'є-обробки виміряних канавчатих спектрів була отримана лінійна залежність періоду екстремумів канавчатого спектра від відстані, що вимірюється (до 1 мм). При цьому оцінка середньоквадратичного відхилення склала 0,4 мкм в діапазоні відстаней від 300 до 1000 мкм. Отримана експериментальна залежність результату Фур'є перетворення періодичної структури в спектрі випромінювання світлодіода Toshiba TLRH190P від положення дзеркала вимірювального каналу інтерферометра Майкельсона представлена на рис. 4. Положення дзеркала в районі 150 мкм відповідає рівності плечей інтерферометра.

Результати досліджень (рис. 4) показали можливість вимірювання відстані за допомогою методу спектральної низько-когерентної інтерферометрії та широкосмугового спектра світлодіодів [1, 2, 15, 18].

Рисунок 4 - Експериментальна залежність результату Фур'є перетворення періодичної структури в спектрі випромінювання світлодіода Toshiba TLRH190P від положення дзеркала вимірювального каналу інтерферометра Майкельсона

На підставі проведених теоретичних досліджень розроблено і виготовлено шумовий лазерний вимірювач відстані на базі інтерферометра Маха-Цандера для вимірювань відстаней до сотень метрів методом спектральної інтерферометрії з використанням гетеродинного перенесення частоти широкосмугового оптичного сигналу в радіодіапазон спектра частот. Експериментальні дослідження показали можливість застосування фізичних принципів роботи даної установки, в основі яких лежить спектральна інтерференція, для абсолютного вимірювання відстаней до сотень метрів [6].

В розділі запропоновано, теоретично обґрунтовано та експериментально досліджено застосування спектральної інтерферометрії на базі широкосмугових джерел випромінювання для створення сіток стандартних частот в волоконно-оптичних телекомунікаціях для передачі інформації системами зі спектральним розділенням інформаційних каналів, т. зв. WDM-системами. Параметри цих сіток оговорені міжнародним телекомунікаційним союзом ITU-T в рекомендаціях G.694.1 та G.694.2, в т. зв. міжнародних частотних планах [3, 8, 13, 16, 17, 19].

Шляхом зміни різниці ходу оптичного променя в плечах інтерферометра була показана можливість регулювання частотних інтервалів між екстремумами спектра (рис. 5).

а б

в г

Рисунок 5 - Спектр випромінювання світлодіода Toshiba TLRH190P на виході інтерферометра, різниця плечей якого дорівнює: а) 50 мкм; б) 100 мкм; в) 150 мкм; г) 200 мкм

При різниці довжин плечей інтерферометра, наприклад, 200 мкм, інтервал між спектральними лініями експериментальної установки становить близько 1 нм. Це цілком задовольняє ITU-T рекомендаціям G.694.2 для міжнародного частотного плану CWDM систем (coarse wavelength division multiplexing) (20 нм = 2.47 TГц) і наближається до ITU-T рекомендацій G.694.1 для міжнародного частотного плану DWDM (dense wavelength division multiplexing) систем (0.1 нм = 12.5 ГГц; до 100 ГГц).

Було розраховано і експериментально підтверджено температурну стабільність сітки частот. При зміні температури на 0,10C інтервал між екстремумами змінюється на 0,01 нм, що можна порівняти з характеристиками сучасних оптичних аналізаторів спектру.

З метою забезпечення необхідної спектральної роздільної здатності інтерферометра Майкельсона, що реалізує метод спектральної інтерферометрії, було визначено фізичні параметри оптичних елементів у його складі. Для цього розраховано ширину апаратної функції інтерферометра для коефіцієнтів відбиття найбільш використовуваних типів дзеркал. З'ясовано, що характеристики дзеркал як на напівпровідниковій, так і на металевій основі задовольняють вимогам щодо створення стандартних сіток оптичних частот для WDM-телекомунікаційних систем.

Спосіб формування сіток стандартних частот в волоконно-оптичних телекомунікаціях методом спектральної інтерферометрії було запатентовано [13].

У третьому розділі наведено результати удосконалення фізичних моделей детекторів потужності оптичного випромінювання та проведено дослідження їх фізичних характеристик. Розроблена і досліджена нова модель трап-детектора потужності оптичного випромінювання, що показана на рис. 6а. На рис. 6б та рис. 6в наведені об'ємні поляризаційно-незалежні варіанти нової моделі трап-детектора.



а) б) в)

Рисунок 6 - Нова модель трап-детектора потужності оптичного випромінювання (а) та її об'ємні поляризаційно-незалежні варіанти (б, в). 1, 2, 3, 4 - фотодіоди; 5-бісектриса кута б між напрямками на фотодіоди 1 і 2 (а, в) та 1 і 3 (б); 6-напрямок розповсюдження оптичного випромінювання (оптична вісь трап-детектора)

Оригінальна нова модель трап-детектора дозволила збільшити кількість відбиттів променя всередині трап-детектора, в результаті чого було збільшено поглинену потужність оптичного випромінювання, а отже поліпшено точність її вимірювання [7]. Такий результат було досягнено завдяки тому, що в класичній схемі відбувається 2z-1 відбиття, а в запропонованій схемі 2z+1 відбиття, де z - число фотодіодів в трап-детекторі. Нові моделі трап-детекторів потужності оптичного випромінювання були запатентовані [11, 12].

Складено математичну модель поляризаційної залежності поширення оптичного випромінювання всередині трап-детектора, за якою струм трап-детектора визначається за виразом:



, (3)

де h - постійна Планка; с - швидкість світла у вакуумі; e - елементарний заряд; n - коефіцієнт заломлення повітря; л - довжина хвилі випромінювання, що падає на фотодіод; i - порядковий номер відбиття оптичного променя в трап-детекторі; N - кількість віддзеркалень оптичного променя в трап-детекторі; P_i - потужність випромінювання після i-го відбиття оптичного променя; _i - коефіцієнт відбиття від поверхні i-го фотодіода; з - внутрішня квантова ефективність:

, (4)

де ж - частина пар електрон-дірок, яка бере участь у фотострумі (у відносних одиницях); б(л) - коефіцієнт поглинання активного шару фотодіода, який залежить від довжини хвилі; щ - товщина шару фотодіода, на якому поглинається оптична потужність.

Результати математичного моделювання фотострумів розглянутих трап-детекторів за формулою (3) наведено на рис. 7 та в таблиці 1 [4]. Шляхом математичного моделювання проведено порівняльний аналіз поляризаційної залежності відомих і нової (рис. 6а) моделей трап-детекторів і виявлено переваги нової моделі (рис. 7).

Рисунок 7 - Залежності сумарних струмів фотодіодів чотирьох досліджуваних детекторів від кута повороту поляризації плоскополяризованого випромінювання

Таблиця 1 - Результати математичного моделювання токів розглянутих трап-детекторів

Назва детектора	Кут повороту площини поляризації випромінювання
	900	1800
	Фотострум	Квантова ефективність	Фотострум	Квантова ефективність
	мА	%	мА	%
3-х діодний QED-100	4,358	98,9156	4,404	99,9619
TRAP-100	4,393	99,7033	4,394	99,7358
QED-200	4,397	99,7967	4,397	99,7967
Нова модель	4,404	99,9483	4,406	99,9933

В таблиці 1 показані абсолютні значення фотострумів детекторів і їх квантова ефективність при куті повороту площини поляризації вхідного плоскополяризованого оптичного випромінювання 90⁰ і 180⁰. Квантова ефективність умовно визначалася із співвідношення струму розглянутих детекторів і ідеалізованого значення фотоструму, знайденого за виразом (3) при нульовому коефіцієнті відбиття з іншими рівними умовами і рівного I_ideal = 4,406 мА.

Були розраховані коефіцієнти поляризації розглянутих детекторів. Результат розрахунку наведено в табл. 2.

Таблиця 2 - Коефіцієнти поляризації розглянутих детекторів

Назва детектора	Кількість відбиттів	Коефіцієнт поляризації
3-х діодний QED-100	5	5,26E-03
TRAP-100	5	1,63E-04
QED-200	5	0
Нова модель	7	2,25E-04

Нова модель детектора має незначну залежність від поляризації вхідного випромінювання, значення якої на порядок менше вимог до робочих еталонів на основі трап-детекторів. При цьому на виході нової конструкції трап-детектора генерується максимальний рівень струму з усіх розглянутих типів детекторів, тобто нова конструкція має найбільшу квантову ефективність. Квантова ефективність нової конструкції на 0,25-0,26 % вище детектора TRAP-100 і на 0,15-0,2 % вище детектора QED-200 (для довжини хвилі випромінювання 633 нм). Щодо детектора QED-100 в 3-діодній конфігурації, квантова ефективність нової конструкції вище більш ніж на 1 %. Це досить хороший результат, враховуючи те, що точність відтворення одиниці потужності оптичного випромінювання еталонів на базі трап-детекторів менше 0,1 % і переваги нової моделі порівняні з цією точністю.

В розділі на підставі розрахунків показано, що динамічний діапазон в оптичних приладах на основі низько-когерентної інтерферометрії при застосуванні трап-детекторів на ~ 2 дБ більше, ніж у приладах, що базуються на одиночних фотодіодах. Таким чином, в приладах на основі низько-когерентної спектральної інтерферометрії для підвищення динамічного діапазону і, отже, точності вимірювань, доцільно застосовувати трап-детектори оптичного випромінювання.

Було розроблено та виготовлено експериментальний макет для дослідження поляризаційної залежності фотострумів трап-детекторів від поляризації вхідного оптичного випромінювання. На базі макету проведені експериментальні дослідження поляризаційних залежностей фотострумів розробленої нової моделі трап-детектора (рис. 6a) і його найближчого аналога. Результати досліджень представлено на рис. 8. Відносний довірчий інтервал вимірювань фотоструму трап-детектора при довірчій ймовірності 0,95 склав 0,035 %. Аналіз експериментальних даних показав відміну форми результуючих кривих токів трап-детекторів від фотострумів в математичній моделі (при цьому форма кривих струмів окремих фотодіодів у складі трап-детекторів співпадає з формою кривих струмів фотодіодів математичної моделі). Для пояснення цих відмінностей в математичну модель поляризаційної залежності фотострумів трап-детекторів, що досліджувались, було введено поправки, що відповідають умовам експерименту: похибки юстування установки, фонове освітлення та його локалізація, тобто нерівномірність, а також внутрішня квантова ефективність окремих фотодіодів трап-детекторів. Результати розрахунку залежності фотострумів трап-детекторів від поляризації вхідного випромінювання, що було отримано на основі математичної моделі з урахуванням умов експерименту, представлено на рис. 9.

Рисунок 8 - Порівняння експериментально отриманих струмів трап-детекторів

Рисунок 9 - Порівняння струмів трап-детекторів побудованих за математичною моделлю з урахуванням умов вимірювань

В четвертому розділі розглянуті питання практичного застосування оптичних трап-детекторів.

В розділі показано, що завдяки більшій лінійності спектральної чутливості трап-детекторів, точність абсолютних вимірювань потужності широкосмугового оптичного випромінювання ними вище, ніж поодинокими фотодіодами [9].

Теоретично та експериментально було досліджено просторові параметри оптичного випромінювання, яке виходить з оптичного волокна, що застосовується в приладах заснованих на спектральній інтерференції. На основі цих досліджень, шляхом комп'ютерного моделювання з застосуванням програми Oslo, розроблена модель трап-детектора для вимірювання потужності оптичного випромінювання, яке виходить з оптичного волокна, та враховує те, що випромінювання розходиться. Схема моделі, що розроблена, представлена на рис. 10.

Показано, що завдяки використанню в детекторі фотодіодів з різними розмірами поглинаючих активних поверхонь, які розміщуються так, що їх активні поверхні збільшуються по мірі поширення променя, а також завдяки використанню увігнутого дзеркала, що фокусує випромінювання в систему фотодіодів, вдалося врахувати каустику променя, що розходиться, виходячи з оптичного волокна.

Рисунок 10 - Схематичне зображення трап-детектора оптичного випромінювання для оптичного волокна: 1 - стінка трап-детектора, через яку проходить випромінювання; 2, 3, 4 - фотодіоди, 5 - дзеркало, 6 - каустика пучка оптичного випромінювання; 7 - оптична вісь

Для детектора, що змодельований, радіуси поглинаючих активних поверхонь фотодіодів з 1-го по 3-й дорівнюють 1 мм, 3 мм та 3 мм відповідно. Діаметр увігнутого дзеркала дорівнює 8 мм, а радіус його кривизни - 27 мм. Такий детектор дозволяє вимірювати потужність оптичного випромінювання, що виходить з оптичного волокна з меншими економічними затратами, ніж відомі моделі трап-детекторів.

Рисунок 11 - Новий сцинтиляційний датчик на базі трап-детектора. 1-3 - фотодіоди; 4 - сцинтилятор

В розділі наведено приклад застосування трап-детекторів для високоточного вимірювання оптичного випромінювання в практичних задачах: розроблено нові оригінальні моделі сцинтиляційних датчиків іонізуючого випромінювання на основі трап-детекторів.

Приклад однієї з таких моделей, що була запатентована [14], наведено на рис. 11. В цій моделі оптичне випромінювання (чорні стрілки), що виникає в сцинтиляційному матеріалі під дією потоків елементарних часток (біла стрілка), реєструється трап-детектором. Застосування такої моделі дозволяє при детектуванні поглинати максимальну кількість фотонів, що були згенеровані і чий шлях лежить вздовж оптичної осі трап-детектора.

ВИСНОВКИ

В дисертаційній роботі на основі теоретичних і експериментальних досліджень розв'язані актуальні науково-практичні задачі застосування методу спектральної інтерферометрії з використанням надяскравих світлодіодів та удосконалених трап-детекторів для створення нових оптичних вимірювальних приладів. В результаті досліджень отримані наступні результати:

1. Теоретично і експериментально показано, що використання надяскравих світлодіодів в практичних застосуваннях спектральної інтерферометрії для вимірювання відстані мікрометричного діапазону, забезпечує метрологічні характеристики вимірювальних систем, які відповідні системам на основі суперлюмінесцентних діодів.

2. Розроблено, виготовлено та досліджено шумовий лазерний вимірювач відстані на базі інтерферометра Маха-Цандера для вимірювань відстаней до сотень метрів методом спектральної інтерферометрії з використанням гетеродинного перенесення частоти широкосмугового оптичного сигналу в радіодіапазон спектра частот.

3. Методом спектральної інтерферометрії, із застосуванням сучасних надяскравих світлодіодів, отримані канавчаті спектри, частотні характеристики яких відповідають характеристикам частотних планів міжнародних рекомендацій ITU-T G694.1 та G694.2 для сіток стандартних частот в волоконно-оптичних телекомунікаціях, що дає можливість створення на основі даного методу нового метрологічного обладнання.

4. На основі проведеної класифікації трап-детекторів оптичного випромінювання дані детектори систематизовані за їх технічними характеристиками і конструктивними особливостями, що дозволило виявити шляхи поліпшення точності вимірювань потужності оптичного випромінювання.

5. Проведений аналіз методів спектральної інтерферометрії показав ефективність використання трап-детекторів в якості приймачів оптичного випромінювання в прикладних задачах спектральної інтерферометрії, що дозволяє поліпшити лінійність спектральної чутливості систем і збільшити динамічний діапазон на ~ 2 дБ, порівняно з системами на основі одиночних фотодіодів.

6. Нова модель трап-детектора оптичного випромінювання, що була розроблена, дозволила поліпшити характеристики приладів на основі низько-когерентної спектральної інтерферометрії: при незначній поляризаційній залежності квантова ефективність збільшилася на 0,15-1 % в порівнянні з відомими моделями трап-детекторів.

7. Розроблена і проаналізована оригінальна модель трап-детектора для вимірювання потужності оптичного випромінювання, що виходить з оптичного волокна.

8. Розроблено нові оригінальні моделі сцинтиляційних датчиків на основі трап-детекторів оптичного випромінювання.

СПИСОК ОСНОВНИХ ПУБЛІКАЦІЙ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Применение метода спектральной интерферометрии для измерения микро- и нанорасстояний. / К. А. Лукин, Ю. П. Мачехин, М. Б. Данаилов, Д. Н. Татьянко // Радіофізика та електроніка. - 2011. - Т.2 (16), №1. - С. 39-45.

Application of the Spectral Interferometry Method for Micro- and Nanodistance Measurement / K. A. Lukin, Yu. P. Machekhin, M. B. Danailow, and D. N. Tatyanko // Telecommunications and Radio Engineering. - 2011. - Vol. 70, № 17. - P. 1579 - 1591.

2. Nano-distance measurements using spectral interferometry based on light-emitting diodes. / K. A. Lukin, M. B. Danailow, Yu. P. Machekhin, and D. N. Tatyanko // Applied Radio Electronics. - 2013. - V. 12, № 1. - P. 166-171.

3. Metrological maintenance of standard optical frequency grid for WDM telecommunications / K. A. Lukin, Yu. P. Machekhin , D. N. Tatyanko , M. B. Danailov // Telecommunications and Radio Engineering. - 2013. - 72 (18). -P. 1665-1676.

4. Татьянко Д. Н. Влияние поляризации оптического излучения на фототок различных моделей трап-детекторов / Д. Н. Татьянко, Ю. П. Мачехин, К. А. Лукин // Радиотехника. - 2014. - № 176. - С. 172-180.

5. Татьянко Д. Н. Влияние условий проведения измерений на поляризационную зависимость и квантовую эффективность трап-детекторов / Д. Н. Татьянко, Ю. П. Мачехин, К. А. Лукин // Прикладная радиоэлектроника. - 2014. - Т. 13, № 1. - С. 83-87.

6. Лазерный измеритель расстояний на основе метода спектральной интерферометрии / К. А. Лукин, Ю. П. Мачехин, А. А. Могила, Д. Н. Татьянко, В. М. Бабич, А. С. Литвиненко // Прикладная радиоэлектроника. - 2010. - Том 9, № 2. - С. 240-245.

7. Татьянко Д. Н. Трап детектор оптического излучения с улучшенными характеристиками / Д. Н. Татьянко // Прикладная радиоэлектроника. - 2009. - Том 8, № 1. - С. 94-98.

8. Лукин К. А. Создание сеток оптических частот на основе метода спектральной интерферометрии / К. А. Лукин, Ю. П. Мачехин, Д. Н. Татьянко // Светотехника и электроэнергетика. - 2011. - № 3 (27). - С. 26-30.

9. Татьянко Д. Н. Фотодетекторы для прецизионного измерения мощности излучения светодиодов / Д. Н. Татьянко // Світлотехніка та електроенергетика. - 2009. - № 3 (19). - С. 60-64.

10. Оптические измерения в волоконно-оптических системах передачи информации. Принципы и задачи развития. / Ю. П. Мачехин, Е. П. Тимофеев, А. И. Расчектаева, Д. Н. Татьянко // Світлотехніка та електроенергетика. - 2008. - № 2. - С. 45-52.

11. Трап-детектор: патент на винахід 87197 Укрїина: МПК (2009) G01J 5/02, G01J 5/20, G01J 1/42 / Татьянко Д. М. - № a200710120; заявл. 10.09.2007; опубл. 25.06.2009, Бюл. № 12/2009.

12. Трап-детектор: патент на изобретение 2405129 Российская Федерация: МПК G01J 1/42 (2006.01) / Татьянко Д. Н. - № 2008137072/28; заявл. 15.09.2008; опубл. 27.11.2010, Бюл. № 33.

13. Спосіб формування екстремумів спектра оптичних частот: патент на корисну модель 64484 Україна: МПК (2011.01) H04J 1/00 / Лукін К. О., Мачехін Ю. П., Татьянко Д. М. , Меркулов Є. Г. - № u201104371; заявл. 11.04.2011; опубл. 10.11.2011, Бюл. № 21/2011.

14. Сцинтиляційний детектор: патент на корисну модель 73483 Україна: МПК G01T 1/20 (2006.01) / Мачехін Ю. П., Татьянко Д. М., Лукін К. О. - № u 2012 02867; заявл. 12.03.2012; опубл. 25.09.2012, Бюл. № 18/2012.

15. Измерения расстояния методом спектральной интерферометрии в микро- и нанометровом диапазоне / К. А. Лукин, Ю. П. Мачехин, М. Б. Данаилов, Д. Н. Татьянко // Функциональная компонентная база микро-, опто- и наноэлектроники: 3-я Междунар. науч. конф., 28 сент. - 2 окт. 2010 г.: cб. науч. тр. - Харьков-Кацивели, 2010. - С. 72-75.

16. Сетка стандартных оптических частот для DWDM телекоммуникаций / К. А. Лукин, Ю. П. Мачехин, М. Б. Данаилов, Д. Н. Татьянко // Функциональная база наноэлектроники: ІV-я Междунар. науч. конф., 30 сент. - 3 окт. 2011 г.: тр. конф. - 2011. - С. 47-50.

17. Лукин К. А. Сетка стандартных оптических частот на базе волоконно-оптического интерферометра Фабри-Перо / К. А. Лукин, Ю. П. Мачехин, Д. Н. Татьянко // Функциональная база наноэлектроники: 6-я Междунар. научн. Конф., 30 сент. - 4 окт. 2013 г.: сб. науч. тр. - Алушта, 2013. - С. 286-289.

18. Источники излучения для низко-когерентной оптической томографии / К. А. Лукин, Ю. П. Мачехин, М. Б. Данаилов, Д. Н. Татьянко // Функциональная база наноэлектроники: 5-я Междунар. науч. конф., 30 сентября - 5 окт. 2012 г.: cб. науч. тр. - Харьков-Кацивели, 2012. - С. 285-288.

19. Лукин К. А. Источники излучения для сеток стандартных оптических частот в оптических телекоммуникациях / К. А. Лукин, Д. Н. Татьянко, Ю. П. Мачехин, М. Б. Данаилов // Современные тенденции развития светотехники: V Международная научно-техническая конференция в рамках светотехнического международного форума «LEDLight `2013», 15-16 мая 2013 г.: тр. конф. - Харьков, 2013. - C. 57-58.

20. Мачехин Ю. П. Модель абсолютного измерителя мощности оптического излучения для государственного эталона ДЕТУ11-03-96 / Ю. П. Мачехин, Д. Н. Татьянко // Метрология и измеритеьная техника (Метрология-2002): 3-я Междунар. науч.-техн. конф., 2002 г.: тр. конф. - Харьков, 2002. - Том 2. - С. 15-18.

21. Мачехин Ю. П. Сцинтилляционные датчики на основе трап-детекторов / Ю. П. Мачехин, К. А. Лукин, Д. Н. Татьянко // Метрология и измерительная техника (Метрология-2012): VIII Междунар. науч.-техн. конф., 9-11 окт. 2012 г.: тр. конф. - Харьков, 2012. - С. 323-326.

22. Татьянко Д. Н. Исследование пространственных характеристик лазерного излучения выходящего из оптического волокна. / Д. Н. Татьянко // Электронная компонентная база. Состояние и перспективы развития: 1-я Междунар. конф., 30 сент. - 3 окт. 2008 г.: cб. науч. тр. - Харьков, Судак, 2008. - Том 3. - С. 298-300.

АНОТАЦІЇ

Татьянко Д. М. Оптичні вимірювальні прилади на основі низько-когерентної спектральної інтерферометрії. - На правах рукопису.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.01 - фізика приладів, елементів і систем. - Харківський національний університет радіоелектроніки, Харків, 2014.

Дисертаційна робота присвячена розвитку нових методів вимірювання для створення оптичних приладів на основі низько-когерентної спектральної інтерферометрії, що підвищують точність вимірювання відстаней і потужності когерентного і некогерентного оптичного випромінювання.

Високоточні вимірювання частотних і енергетичних характеристик оптичного випромінювання є важливим завданням у науці, оптичних телекомунікаціях, медицині, різних областях промисловості. У дисертаційній роботі на основі теоретичних і експериментальних досліджень вирішені актуальні науково-практичні завдання застосування методу низько-когерентної спектральної інтерферометрії з використанням надяскравих світлодіодів та удосконалених трап-детекторів потужності оптичного випромінювання для створення нових оптичних приладів для вимірювання відстані і формування сіток стандартних оптичних частот. Запропоновано шляхи підвищення точності вимірювань спектральних і енергетичних характеристик оптичного випромінювання оптичними вимірювальними приладами на основі низько-когерентної спектральної інтерферометрії та зменшення їх вартості.

Ключові слова: низько-когерентна спектральна інтерферометрія, інтерферометр, оптичні вимірювальні прилади, оптична рефлектометрія, оптична низько-когерентна томографія, оптичний когерентний томограф, широкосмугове оптичне випромінювання, надяскравий світлодіод, трап-детектор оптичного випромінювання, поляризація оптичного випромінювання, квантова ефективність детектора оптичного випромінювання.

Татьянко Д. Н. Оптические измерительные приборы на основе низко-когерентной спектральной интерферометрии. - На правах рукописи.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.04.01 ? физика приборов, элементов и систем. - Харьковский национальный университет радиоэлектроники, Харьков, 2014 г.

Диссертационная работа посвящена развитию новых методов измерения для создания оптических приборов на основе низко-когерентной спектральной интерферометрии повышающих точность измерения расстояний и мощности когерентного и некогерентного оптического излучения.

...