eng
Nanophotonics
Нанофотоника
A. V. Yakuhina, V. V. Svetukhin, A. S. Kadochkin
Comparison of the Influence of Factors on the Q-factor of Mesa Structures of Optical Resonators Manufactured Using Silicon Technology DOI: 10.22184/1993-7296.FRos.2022.16.1.10.20
The results of a study of the influence of the surface roughness of the fiber layer on the Q-factor of the mesa structures of optical resonators operating in the whispering gallery mode, manufactured using silicon technology are presented. Two variants were studied as the material of the fiber layer: SiO2 and Si. The study of the influence of the value of the roughness of the lateral surface of the light-guide layer on the value of the figure of merit for each variant of the structure has been carried out. The roughness of the lateral surface of the light guide layer was investigated using AFM and SEM. For mesa structures of optical resonators with a fiber layer made of both silicon and silicon oxide, as a result of optimization of the basic technological processes, it was possible to achieve a decrease in the roughness value from 30–40 nm to 1–3 nm. The evaluation carried out by numerical simulation showed that the Q-factor of optical resonators with a light-guide layer of SiO2 can be achieved 109, by reducing the roughness of the side surface of the light-guide layer.
Comparison of the Influence of Factors on the Q-factor of Mesa Structures of Optical Resonators Manufactured Using Silicon Technology DOI: 10.22184/1993-7296.FRos.2022.16.1.10.20
The results of a study of the influence of the surface roughness of the fiber layer on the Q-factor of the mesa structures of optical resonators operating in the whispering gallery mode, manufactured using silicon technology are presented. Two variants were studied as the material of the fiber layer: SiO2 and Si. The study of the influence of the value of the roughness of the lateral surface of the light-guide layer on the value of the figure of merit for each variant of the structure has been carried out. The roughness of the lateral surface of the light guide layer was investigated using AFM and SEM. For mesa structures of optical resonators with a fiber layer made of both silicon and silicon oxide, as a result of optimization of the basic technological processes, it was possible to achieve a decrease in the roughness value from 30–40 nm to 1–3 nm. The evaluation carried out by numerical simulation showed that the Q-factor of optical resonators with a light-guide layer of SiO2 can be achieved 109, by reducing the roughness of the side surface of the light-guide layer.
А. В. Якухина, В. В. Светухин, А. С. Кадочкин
Сравнение влияния технологических факторов на добротность мезаструктур оптических резонаторов, изготовленных по кремниевой технологии DOI: 10.22184/1993-7296.FRos.2022.16.1.10.20
Представлены результаты исследования влияния величины шероховатости поверхности световодного слоя на величину добротности мезаструктур оптических резонаторов, работающих в режиме мод шепчущей галереи (МШГ), изготовленных с использованием кремниевой технологии. В качестве материала световодного слоя исследованы два варианта: SiO2 и Si. Проведено исследование влияния величины шероховатости боковой поверхности световодного слоя на величину добротности для каждого варианта структуры. Величина шероховатости боковой поверхности световодного слоя исследовалась при помощи АСМ и РЭМ. Для мезаструктур оптических резонаторов со световодным слоем как из Si, так и из SiO2 в результате оптимизации базовых технологических процессов удалось достичь снижения величины шероховатости с 30–40 нм до 1–3 нм. Проведенная путем численного моделирования оценка показала, что добротность оптических резонаторов со световодным слоем из SiO2 может быть достигнута 109 за счет снижения шероховатости боковой поверхности световодного слоя.
Сравнение влияния технологических факторов на добротность мезаструктур оптических резонаторов, изготовленных по кремниевой технологии DOI: 10.22184/1993-7296.FRos.2022.16.1.10.20
Представлены результаты исследования влияния величины шероховатости поверхности световодного слоя на величину добротности мезаструктур оптических резонаторов, работающих в режиме мод шепчущей галереи (МШГ), изготовленных с использованием кремниевой технологии. В качестве материала световодного слоя исследованы два варианта: SiO2 и Si. Проведено исследование влияния величины шероховатости боковой поверхности световодного слоя на величину добротности для каждого варианта структуры. Величина шероховатости боковой поверхности световодного слоя исследовалась при помощи АСМ и РЭМ. Для мезаструктур оптических резонаторов со световодным слоем как из Si, так и из SiO2 в результате оптимизации базовых технологических процессов удалось достичь снижения величины шероховатости с 30–40 нм до 1–3 нм. Проведенная путем численного моделирования оценка показала, что добротность оптических резонаторов со световодным слоем из SiO2 может быть достигнута 109 за счет снижения шероховатости боковой поверхности световодного слоя.
Теги: integrated optics optical loss photonics quality factor roughness si silicon technology sio2 whispering gallery modes добротность интегральная оптика кремниевая технология моды шепчущей галереи оптические потери фотоника шероховатость
Opto-electronic systems and complexes
Оптико-электронные системы и комплексы
I. V. Znamensky, A. T. Tungushpaev
Regarding the Possibility of Detecting Space Objects in the Spectral Range of 8–12 mm DOI: 10.22184/1993-7296.FRos.2022.16.1.44.58
The result of calculating the threshold illumination of an optical-electronic system (OES) in the far infrared range of 8–12 μm is presented. A technique has been developed and a calculation has been made of the illumination of the OES entrance pupil from the signal of a space object (SO) of a cylindrical shape, illuminated by the Sun, and due to the own radiation of the SO.
Regarding the Possibility of Detecting Space Objects in the Spectral Range of 8–12 mm DOI: 10.22184/1993-7296.FRos.2022.16.1.44.58
The result of calculating the threshold illumination of an optical-electronic system (OES) in the far infrared range of 8–12 μm is presented. A technique has been developed and a calculation has been made of the illumination of the OES entrance pupil from the signal of a space object (SO) of a cylindrical shape, illuminated by the Sun, and due to the own radiation of the SO.
И. В. Знаменский, А. Т. Тунгушпаев
О возможности обнаружения космических объектов в спектральном диапазоне 8–12 мкм DOI: 10.22184/1993-7296.FRos.2022.16.1.44.58
Представлен результат расчета пороговой освещенности оптико-электронной системы (ОЭС) в дальнем ИК-диапазоне 8–12 мкм. Разработана методика и выполнен расчет освещенности входного зрачка ОЭС от сигнала космического объекта (КО) цилиндрической формы подсвеченного Солнцем и за счет собственного излучения КО. Построена зависимость дальности до КО от отношения сигнал-шум.
О возможности обнаружения космических объектов в спектральном диапазоне 8–12 мкм DOI: 10.22184/1993-7296.FRos.2022.16.1.44.58
Представлен результат расчета пороговой освещенности оптико-электронной системы (ОЭС) в дальнем ИК-диапазоне 8–12 мкм. Разработана методика и выполнен расчет освещенности входного зрачка ОЭС от сигнала космического объекта (КО) цилиндрической формы подсвеченного Солнцем и за счет собственного излучения КО. Построена зависимость дальности до КО от отношения сигнал-шум.
Теги: accumulation time atmosphere ir range matrix photodetector optoelectronic system overall brightness coefficient. photon signal-to-noise ratio threshold illumination атмосфера время накопления ик диапазон коэффициент габаритной яркости матричный фотоприемник оптико-электронная система отношение сигнал-шум пороговая освещенность фотон
M. A. Starasotnikau, R. V. Feodortsau
Accuracy of Determining the Elements of Interior Orientation of Optoelectronic Devices by Different Methods in Order to Form a Reference Vector Link DOI: 10.22184/1993-7296.FRos.2022.16.1.60.74
The article describes methods of geometric calibration of optoelectronic devices (OED) and ways to improve its accuracy. The results are used for the geometric calibration of the Earth remote sensing OED, the optical system of which is focused to infinity, and the image is formed by “stitching” images formed by several photodetectors. To expand the technological capabilities of calibration equipment, it is proposed to use a digital micromirror device (DMD) to form a test object, which allows you to create almost any shape and size of a test object pattern for the tasks of OED calibration. The geometric calibration of the layout of the multi-matrix OED using different methods of forming a reference bunch of vectors: sequential projection of the grid intersection with the theodolite onto the focal plane of the OED layout, test objects in the form of an array of points made by lithography on a glass substrate, and a test object formed by a DMD device. The features of mathematical processing for each method of forming a reference bunch of vectors are described. The estimation of the error of the geometric calibration of the OED model, performed with various methods of setting the reference bunch of vectors, was carried out: when using theodolite – 0.48"; array of points on a glass substrate – 0.21" and formed DMD – 0.09".
Accuracy of Determining the Elements of Interior Orientation of Optoelectronic Devices by Different Methods in Order to Form a Reference Vector Link DOI: 10.22184/1993-7296.FRos.2022.16.1.60.74
The article describes methods of geometric calibration of optoelectronic devices (OED) and ways to improve its accuracy. The results are used for the geometric calibration of the Earth remote sensing OED, the optical system of which is focused to infinity, and the image is formed by “stitching” images formed by several photodetectors. To expand the technological capabilities of calibration equipment, it is proposed to use a digital micromirror device (DMD) to form a test object, which allows you to create almost any shape and size of a test object pattern for the tasks of OED calibration. The geometric calibration of the layout of the multi-matrix OED using different methods of forming a reference bunch of vectors: sequential projection of the grid intersection with the theodolite onto the focal plane of the OED layout, test objects in the form of an array of points made by lithography on a glass substrate, and a test object formed by a DMD device. The features of mathematical processing for each method of forming a reference bunch of vectors are described. The estimation of the error of the geometric calibration of the OED model, performed with various methods of setting the reference bunch of vectors, was carried out: when using theodolite – 0.48"; array of points on a glass substrate – 0.21" and formed DMD – 0.09".
Н. О. Старосотников, Р. В. Федорцев
Точность определения элементов внутреннего ориентирования оптико-электронных аппаратов различными способами формирования эталонной связки векторов DOI: 10.22184/1993-7296.FRos.2022.16.1.60.74
В статье описаны методики геометрической калибровки оптико-электронных аппаратов (ОЭА) и способы повышения ее точности. Результаты применяются для геометрической калибровки ОЭА дистанционного зондирования Земли, оптическая система которых сфокусирована на бесконечность, а изображение формируется путем «сшивки» изображений, сформированных несколькими фотоприемниками. Для расширения технологических возможностей калибровочной аппаратуры предложено использовать для формирования тест-объекта цифровое микрозеркальное устройство (DMD), которое позволяет создавать практически любую форму и размер рисунка тест-объекта под задачи калибровки ОЭА. Проведена геометрическая калибровка макета многоматричного ОЭА с помощью разных способов формирования эталонной связки векторов: последовательного проецирования теодолитом перекрестия сетки на фокальную плоскость макета ОЭА, тест-объектами в виде массива точек изготовленного методом литографии на стеклянной подложке и тест-объектом, сформированным DMD-устройством. Описаны особенности математической обработки для каждого способа формирования эталонной связки векторов. Проведена оценка погрешности геометрической калибровки макета ОЭА, выполненной при различных способах задания эталонной связки векторов: при использовании теодолита – 0,48"; массива точек на стеклянной подложке – 0,21" и сформированного DMD – 0,09".
Точность определения элементов внутреннего ориентирования оптико-электронных аппаратов различными способами формирования эталонной связки векторов DOI: 10.22184/1993-7296.FRos.2022.16.1.60.74
В статье описаны методики геометрической калибровки оптико-электронных аппаратов (ОЭА) и способы повышения ее точности. Результаты применяются для геометрической калибровки ОЭА дистанционного зондирования Земли, оптическая система которых сфокусирована на бесконечность, а изображение формируется путем «сшивки» изображений, сформированных несколькими фотоприемниками. Для расширения технологических возможностей калибровочной аппаратуры предложено использовать для формирования тест-объекта цифровое микрозеркальное устройство (DMD), которое позволяет создавать практически любую форму и размер рисунка тест-объекта под задачи калибровки ОЭА. Проведена геометрическая калибровка макета многоматричного ОЭА с помощью разных способов формирования эталонной связки векторов: последовательного проецирования теодолитом перекрестия сетки на фокальную плоскость макета ОЭА, тест-объектами в виде массива точек изготовленного методом литографии на стеклянной подложке и тест-объектом, сформированным DMD-устройством. Описаны особенности математической обработки для каждого способа формирования эталонной связки векторов. Проведена оценка погрешности геометрической калибровки макета ОЭА, выполненной при различных способах задания эталонной связки векторов: при использовании теодолита – 0,48"; массива точек на стеклянной подложке – 0,21" и сформированного DMD – 0,09".
Теги: calibration digital micromirror device earth remote sensing elements of interior orientation optoelectronic device photodetector дистанционное зондирование земли калибровка оптико-электронный аппарат фотоприемник цифровое микрозеркальное устройство элементы внутреннего ориентирования
Optical Devices & Systems
Оптические устройства и системы
I. P. Shishkin, A. P. Shkadarevich
Athermalized Television Lenses DOI: 10.22184/1993-7296.FRos.2022.16.1.38.43
The design of athermalized television lenses is presented for systems observations: 3‑lens F / 5.6 telephoto lens, 7‑lens F / 4 apochromat and 9‑lens F / 2.8 aperture. At calculation lenses have been read factors affecting on the value lens design resolution: size sensor, focal distance, relative hole. However, in real production, when assembling a lens structure, it is not always possible to achieve the calculated image quality. The sensitivity of optical schemes to design tolerances is considered.
Athermalized Television Lenses DOI: 10.22184/1993-7296.FRos.2022.16.1.38.43
The design of athermalized television lenses is presented for systems observations: 3‑lens F / 5.6 telephoto lens, 7‑lens F / 4 apochromat and 9‑lens F / 2.8 aperture. At calculation lenses have been read factors affecting on the value lens design resolution: size sensor, focal distance, relative hole. However, in real production, when assembling a lens structure, it is not always possible to achieve the calculated image quality. The sensitivity of optical schemes to design tolerances is considered.
И. П. Шишкин, А. П. Шкадаревич
Атермализованные телевизионные объективы DOI: 10.22184/1993-7296.FRos.2022.16.1.38.43
Представлена конструкция атермализованных телевизионных объективов для систем наблюдения: 3‑линзовый телеобъектив с относительным отверстием F / 5.6, 7‑линзовый апохромат с относительным отверстием F / 4 и 9‑линзовый объектив c относительным отверстием F / 2.8. При расчете объективов учтена совокупность факторов, которые влияют на величину расчетного разрешения объектива: размер сенсора, фокусное расстояние, относительное отверстие. Но в реальном производстве при сборке конструкции объектива не всегда можно достичь расчетного качества изображения. Рассмотрена чувствительность оптических схем к допускам конструкции.
Атермализованные телевизионные объективы DOI: 10.22184/1993-7296.FRos.2022.16.1.38.43
Представлена конструкция атермализованных телевизионных объективов для систем наблюдения: 3‑линзовый телеобъектив с относительным отверстием F / 5.6, 7‑линзовый апохромат с относительным отверстием F / 4 и 9‑линзовый объектив c относительным отверстием F / 2.8. При расчете объективов учтена совокупность факторов, которые влияют на величину расчетного разрешения объектива: размер сенсора, фокусное расстояние, относительное отверстие. Но в реальном производстве при сборке конструкции объектива не всегда можно достичь расчетного качества изображения. Рассмотрена чувствительность оптических схем к допускам конструкции.
Теги: athermalization optical transfer function television lenses атермализация оптическая передаточная функция телевизионные объективы
Optoelectronic Instruments & Devices
Оптоэлектронные приборы и устройства
N. A. Kulchitsky, A. V. Naumov, V. V. Startsev
«Quantum Wells» Cooled Infrared Photodetectors – the State and Prospects of Development DOI: 10.22184/1993-7296.FRos.2022.16.1.22.36
In this paper the quantum wells infrared detectors (QWIP) of thermal imaging equipment are considered. These devices are in demand in the security surveillance systems and complexes, as well as in personal night vision and security systems. The QWs cooled photodetectors (PDs) for the spectral range 3–5 µm and 8–12 µm are of the special interest. A comparison of thermal detectors of various types from different world manufacturers is presented. An expert forecast of changes in the dynamics of market growth and its development trends is given.
«Quantum Wells» Cooled Infrared Photodetectors – the State and Prospects of Development DOI: 10.22184/1993-7296.FRos.2022.16.1.22.36
In this paper the quantum wells infrared detectors (QWIP) of thermal imaging equipment are considered. These devices are in demand in the security surveillance systems and complexes, as well as in personal night vision and security systems. The QWs cooled photodetectors (PDs) for the spectral range 3–5 µm and 8–12 µm are of the special interest. A comparison of thermal detectors of various types from different world manufacturers is presented. An expert forecast of changes in the dynamics of market growth and its development trends is given.
Н. А. Кульчицкий, А. В. Наумов, В. В. Старцев
Охлаждаемые фотоприемные устройства ИК-диапазона на «квантовых ямах» – состояние и перспективы развития DOI: 10.22184/1993-7296.FRos.2022.16.1.22.36
Рассмотрены инфракрасные детекторы тепловизионной техники на квантовых ямах (КЯ). Устройства востребованы в системах и комплексах охранного наблюдения, персональных системах ночного видения и обеспечения безопасности. Рассмотрены охлаждаемые фотоприемные устройства (ФПУ) на КЯ для спектрального диапазона 3–5 мкм, 8–12 мкм. Представлено сравнение тепловых детекторов разного типа от разных мировых производителей. Дан экспертный прогноз изменений динамики роста рынка и его тенденции развития.
Охлаждаемые фотоприемные устройства ИК-диапазона на «квантовых ямах» – состояние и перспективы развития DOI: 10.22184/1993-7296.FRos.2022.16.1.22.36
Рассмотрены инфракрасные детекторы тепловизионной техники на квантовых ямах (КЯ). Устройства востребованы в системах и комплексах охранного наблюдения, персональных системах ночного видения и обеспечения безопасности. Рассмотрены охлаждаемые фотоприемные устройства (ФПУ) на КЯ для спектрального диапазона 3–5 мкм, 8–12 мкм. Представлено сравнение тепловых детекторов разного типа от разных мировых производителей. Дан экспертный прогноз изменений динамики роста рынка и его тенденции развития.