МЕТОДИЧЕСКОЕ И АППАРАТНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ РАССЕЯННОГО ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
ÓÄÊ 535.8
ÌÅÒÎÄÈ×ÅÑÊÎÅ È ÀÏÏÀÐÀÒÍÎÅ ÎÁÅÑÏÅ×ÅÍÈÅ ÈÇÌÅÐÅÍÈÉ ÐÀÑÑÅßÍÍÎÃÎ ËÀÇÅÐÍÎÃÎ ÈÇËÓ×ÅÍÈß
2008 ã. À. Í. Ñòàð÷åíêî, êàíä. òåõí. íàóê ÍÈÈ êîìïëåêñíûõ èñïûòàíèé îïòèêî-ýëåêòðîííûõ ïðèáîðîâ è ñèñòåì, ã. Ñîñíîâûé Áîð, Ëåíèíãðàäñêàÿ îáëàñòü
Ïðåäñòàâëåíà êîíöåïöèÿ èçìåðåíèÿ ýíåðãåòè÷åñêèõ ïîêàçàòåëåé ðàññåÿííîãî ëàçåðíîãî èçëó÷åíèÿ â íàòóðíûõ óñëîâèÿõ. Îïèñàíû àïïàðàòóðà ñ âõîäíûìè àïåðòóðàìè 100–400 ìì, à òàêæå ìåòîäû è îáîðóäîâàíèå äëÿ åå ýíåðãåòè÷åñêîé êàëèáðîâêè, èññëåäîâàíèÿ ïîðîãîâûõ, ñïåêòðàëüíûõ è äèíàìè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê.
Êîäû OCIS: 230.1150.
Ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 08.07.2008.
Ñ òî÷êè çðåíèÿ òåðìèíîëîãèè, ðàññåÿíèå (óïðóãîå ðàññåÿíèå) ïðåäïîëàãàåò, ÷òî â ðåçóëüòàòå âçàèìîäåéñòâèÿ ñ ïîâåðõíîñòüþ, íàïðèìåð øåðîõîâàòîé, ðàäèêàëüíûì îáðàçîì ìåíÿåòñÿ íàïðàâëåííîñòü èñõîäíîãî ëàçåðíîãî èçëó÷åíèÿ (ËÈ). Ïðè îáúåìíîì ðàññåÿíèè â ñðåäå ðàññìàòðèâàþòñÿ ñîñòàâëÿþùèå, íå ñîâïàäàþùèå ñ íàïðàâëåíèåì ðàñïðîñòðàíåíèÿ ïðÿìîãî ïó÷êà. Ñïåöèôèêà ðàññåÿíèÿ îáóñëîâëåíà ìîíîõðîìàòè÷íîñòüþ è êîãåðåíòíîñòüþ ëàçåðîâ. Ïîëå ðàññåÿííîãî ëàçåðíîãî èçëó÷åíèÿ (ÐËÈ) ÿâëÿåòñÿ ñëåäñòâèåì èíòåðôåðåíöèè ìíîæåñòâà ïó÷êîâ ñî ñëó÷àéíûìè ôàçàìè. Òàêóþ ñòðóêòóðó ñ õàðàêòåðíûìè ÿðêèìè ïÿòíàìè íàçûâàþò ñïåêë-êàðòèíîé [1, 2]. Íà ðèñ. 1 ïîêàçàíû ñíèìêè, èëëþñòðèðóþùèå ñëó÷àéíîå ðàñïðåäåëåíèå èíòåíñèâíîñòè ÐËÈ.  ýòîì ñëó÷àå íà ïîâåðõíîñòü ïàäàë ïó÷îê îäíîìîäîâîãî ãåëèé-íåîíîâîãî ëàçåðà (λ = 0,633 ìêì). Ðàçìåð ïÿòíà ïî óðîâíþ 1/å ñîñòàâëÿë dï = 3 ìì, à ðàññòîÿíèå äî ìàòðèöû Ò êàìåðû ñîñòàâëÿëî R = 300 ìì. Ïðè óäàëåíèè îò ðàññåèâà-
þùåé ïîâåðõíîñòè ìàñøòàá ñïåêë-êàðòèíû âîçðàñòàåò ïðîïîðöèîíàëüíî äèñòàíöèè R. Äëÿ îöåíêè ðàçìåðà “ñïåêëà” èñïîëüçóåòñÿ ñîîòíîøåíèå
dc = (λ/dï)R.
(1)
Ïðè äèñòàíöèîííûõ èçìåðåíèÿõ íà âõîäíóþ àïåðòóðó ïðèáîðà ïðèõîäèòñÿ êîíå÷íîå ÷èñëî ñïåêëîâ. Êîãäà ðàçìåðû ñïåêëà è àïåðòóðû áëèçêè, ñòàòèñòè÷åñêèå âàðèàöèè ïîêàçàíèé ïðèáîðà îêàçûâàþòñÿ âåñüìà ñóùåñòâåííûìè. Äåòàëüíîå ðàññìîòðåíèå âîïðîñà ïðèâåäåíî â ðàáîòàõ [2–5]. Íà îñíîâå ýêñïåðèìåíòîâ è òåîðåòè÷åñêîãî àíàëèçà ïîëó÷åíû ñîîòíîøåíèÿ, ïîçâîëÿþùèå îöåíèâàòü îòíîñèòåëüíûå ôëóêòóàöèè îáëó÷åííîñòè è ÿðêîñòè â çàâèñèìîñòè îò ðàññòîÿíèÿ äî ðåãèñòðèðóþùåãî ïðèáîðà, ðàçìåðà è êîíôèãóðàöèè åãî âõîäíîé àïåðòóðû, à òàêæå îò óãëà çðåíèÿ è ñòåïåíè êîãåðåíòíîñòè ëàçåðíîãî ïó÷êà. Ïðèåìëåìóþ òî÷íîñòü îöåíêè îòíîñèòåëüíûõ ôëóêòóàöèé îáëó÷åííîñòè [5] äàåò ñîîòíîøåíèå
(à) (á) (â)
Ðèñ. 1. Äâå ðåàëèçàöèè ñïåêë-êàðòèíû (à è á) ïðè îòðàæåíèè îò øåðîõîâàòîé ïîâåðõíîñòè è ðåçóëüòàò óñðåäíåíèÿ ïðè äâèæåíèè îòðàæàòåëÿ (â).
“Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 75, ¹ 12, 2008
23
δE = [1 + Aï/Aê + AïAâõ/(λR)2]–0,5,
(2)
ãäå Aï, Aê, Aâõ – îáîáùåííûå ïëîùàäè [6] ëàçåðíîãî ïÿòíà, åãî êîãåðåíòíîñòè è âõîäíîé àïåðòóðû ôîòîìåòðà, λ – äëèíà âîëíû, R – ðàññòîÿíèå äî ïðèáîðà.
 ñëó÷àå ðåãèñòðàöèè ñðåäíåé ïî ïîëþ çðåíèÿ ÿðêîñòè, êîãäà èçîáðàæåíèÿ ïÿòíà áîëüøå ïðèåìíîé ïëîùàäêè, äëÿ îöåíêè ôëóêòóàöèé ïðèìåíèìî âûðàæåíèå
δL = [1 + (λR)2/(AêAâõ)]–0,5× × [1 + (Aïð/Aê)(R/x)2 + (AïðAâõ)/(λx)2]–0,5,
(3)
ãäå Aïð – îáîáùåííàÿ ïëîùàäü ïðèåìíèêà èçëó÷åíèÿ, à x – ðàññòîÿíèå îò çàäíåé ãëàâíîé ïëîñêîñòè îáúåêòèâà äî ïëîñêîñòè èçîáðàæåíèÿ, êîòîðîå â ñëó÷àå äèñòàíöèîííûõ èçìåðåíèé (R >> F) ïðèìåðíî ðàâíî ôîêóñíîìó ðàññòîÿíèþ F îáúåêòèâà.
Òåîðåòè÷åñêèå è ýêñïåðèìåíòàëüíûå èññëåäîâàíèÿ ïîçâîëèëè ñôîðìèðîâàòü îïòèìàëüíûé ïîäõîä êàê ê ìåòîäàì èçìåðåíèÿ ýíåðãåòè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê ÐËÈ, òàê è ê êîíöåïöèè ïîñòðîåíèÿ ïðèáîðîâ. Ïîëó÷åííûå ðåçóëüòàòû ñòàëè îòïðàâíîé òî÷êîé íîâîãî íàïðàâëåíèÿ, ñâÿçàííîãî ñ èçó÷åíèåì ñïåêòðà âðåìåííûõ ôëóêòóàöèé ËÈ, ðàññåÿííîãî äâèæóùåéñÿ øåðîõîâàòîé ïîâåðõíîñòüþ, è åãî èñïîëüçîâàíèåì äëÿ êîíòðîëÿ õàðàêòåðèñòèê äâèæåíèÿ [7–9].
Äëÿ èíòåðïðåòàöèè ðåçóëüòàòîâ íàòóðíûõ èçìåðåíèé ïîòðåáîâàëîñü âûáðàòü àäåêâàòíûå ýíåðãåòè÷åñêèå ïîêàçàòåëè ïîëÿ ÐËÈ.  ñòàíäàðòàõ ïî ëàçåðíîé ôîòîìåòðèè îñíîâíîå âíèìàíèå óäåëåíî
ïàðàìåòðàì, îïèñûâàþùèì ïðÿìîé ëàçåðíûé ïó÷îê [10]. Ñ äðóãîé ñòîðîíû, ðåãèñòðàöèÿ èçëó÷åíèÿ, ðàññåÿííîãî óäàëåííûì îáúåêòîì, èìååò ìíîãî îáùåãî ñ èçìåðåíèåì îáëó÷åííîñòè èëè ÿðêîñòè óäàëåííîãî èñòî÷íèêà â òðàäèöèîííîé ôîòîìåòðèè [11]. Ïîýòîìó äëÿ îïèñàíèÿ ÐËÈ âûáðàíû îáëó÷åííîñòü Å è ýíåðãåòè÷åñêàÿ ÿðêîñòü L [12], ýíåðãåòè÷åñêàÿ ýêñïîçèöèÿ H (ÝÝ) è èíòåãðàëüíàÿ ïî âðåìåíè ÿðêîñòü Λ äëÿ ñëó÷àåâ, êîãäà ðåàêöèÿ ïðèáîðà ïðîïîðöèîíàëüíà ýíåðãèè èìïóëüñà.
Ñèëàìè èíñòèòóòà è ñîèñïîëíèòåëåé (Áåëîðóññêèé ãîñóäàðñòâåííûé óíèâåðñèòåò, ÍÏÎ “Îðèîí”, ÏÎ ÇÎÌÇ) ñîçäàíû ìàêåòû è ïðèáîðû äëÿ ðåãèñòðàöèè ëàçåðíîãî èçëó÷åíèÿ: ìàêåò óíèâåðñàëüíîé àïïàðàòóðû “Ëó÷”, ìàêåò “Ãàììà” äëÿ èçìåðåíèÿ èìïóëüñíîãî èçëó÷åíèÿ â äèàïàçîíå 0,4–1,1 ìêì, òðè îïûòíûõ îáðàçöà âîçèìîãî êîìïëåêñà “Ëó÷-1” è ìàêåò “Êëþ÷” íà äèàïàçîí 2–12 ìêì. Ñîâìåñòíî ñ ÏÎ ÇÎÌÇ âûïóùåíû îïûòíûå îáðàçöû è ìàëàÿ ñåðèÿ ïðèáîðîâ ÈÔ-301 [13]. Õàðàêòåðèñòèêè ïðèáîðîâ ïðèâåäåíû â òàáë. 1, à èõ ôîòî – íà ðèñ. 2–5.
Îñîáåííîñòè ïðèáîðîâ ñîñòîÿò â áîëüøèõ ðàçìåðàõ âõîäíîé àïåðòóðû, âûñîêèõ ïîðîãîâûõ õàðàêòåðèñòèêàõ è øèðîêîì äèàïàçîíå ðåãèñòðàöèè îáëó÷åííîñòè èëè ýíåðãåòè÷åñêîé ýêñïîçèöèè. Óñòðîéñòâà “Ëó÷” (ðèñ. 2à), “Ëó÷-1” (ðèñ. 3á), “Ãàììà” (ðèñ. 2á) è “Êëþ÷” (ðèñ. 5à) èìåþò çåðêàëüíûå îáúåêòèâû, à èçìåðèòåëè ÈÔ-300 (ðèñ. 4) è ÈÔ-301 (ðèñ. 5á) – ëèíçîâóþ îïòèêó.  áîëüøèíñòâå ïðèáîðîâ âûäåëåíèå òðåáóåìîãî ó÷àñòêà ñïåêòðà èëè ëàçåðíîé äëèíû âîëíû îñóùåñòâëÿåòñÿ ôèëüòðàìè,
Òàáëèöà 1. Õàðàêòåðèñòèêè àïïàðàòóðû äëÿ èçìåðåíèÿ ÐËÈ
Òèï ïðèáîðà èëè ìàêåòà
Äèàìåòð âõ. çðà÷êà,
ôîêóñ, ìì
Ïðèåìíèê (ñïåêòðàëüíûé äèàïàçîí, ìêì)
Ìàêåò “Ëó÷”
Ìàêåò “Ãàììà” Âîçèìûé êîìïëåêñ “Ëó÷-1”
Dâõ = 250 F = 500
Dâõ = 100 F = 450 Dâõ = 390 F = 1200
Si–ÔÄ (0,4–1,1) Ge–ÔÄ (0,4–1,7) CdHgTe–ÔÐ (2–12) Si–ÔÄ (0,4–1,1)
Si–ÔÄ (0,4–1,1) Ge–ÔÄ (0,4–1,7) CdHgTe–ÔÐ (2–12) CdHgTe–ÔÄ (2–12)
Ìàêåò “Êëþ÷” ÈÔ-300 (ÏÎ-ÇÎÌÇ) ÈÔ-301
Dâõ = 100 F = 300 Dâõ = 114 F = 114 Dâõ = 95 F = 100
CdHgTe–ÔÐ (2–12) CdHgTe–ÔÄ (2–12)
Si–ÔÄ (0,4–1,1)
CdHgTe–ÔÐ (2–12) CdHgTe–ÔÄ (2–12)
Óãîë çðåíèÿ, Äëèòåëüíîñòè Äèàïàçîí, Âò/ì2
óãë. ìèí.
èìïóëüñîâ (ïîãðåøíîñòü, %)
10
200 íñ–100 ìñ
10–7–10–5
10
200 íñ–100 ìñ
10–6–10–4
2
500 íñ–100 ìñ
10–6–10–4
3,5 200 íñ–100 ìêñ 10–4–10–2 (50–70)
1,3 100 íñ–1 ìñ 10–5–10–3
9
400 íñ–íåïð.
2×10–7–10–4
0,5
2 ìêñ–íåïð.
3×10–7–10–4
1
200 íñ–1 ìñ
3×10–6–10–3
(40–70)
3
5 ìêñ–íåïð.
2×10–6–0,02
2
50 íñ–100 ìêñ
3×10–5–0,1
60
10 íñ–10 ìêñ
10–10–10–5 Äæ/ì2
òîëüêî ÝÝ
(20–30)
20
100 ìêñ–íåïð.
10–5–10–2
20
100 íñ–100 ìêñ
10–4–10–1
(30–40)
24 “Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 75, ¹ 12, 2008
(à) (á)
Ðèñ. 2. Ôîòî ìàêåòíûõ îáðàçöîâ àïïàðàòóðû. à – ìàêåò “Ëó÷”, á – ìàêåò “Ãàììà”. (à)
(á)
Ðèñ. 3. Ôîòî àïïàðàòóðû “Ëó÷-1”. à – êîìïëåêñ “Ëó÷-1”, á – ïðèáîð “Ëó÷-1”.
Ðèñ. 4. Êîìïëåêò ïðèáîðà ÈÔ-300. “Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 75, ¹ 12, 2008
25
(á) (à)
Ðèñ. 5. Ìàêåò “Êëþ÷” (à) è ïðèáîð ÈÔ-301 (á).
à ðåãèñòðàöèÿ ñèãíàëîâ – ñìåííûìè ôîòîïðèåìíûìè óñòðîéñòâàìè (ÔÏÓ).  ïðèáîðå “Ëó÷-1” äëÿ áîëåå ýôôåêòèâíîãî ïîäàâëåíèÿ ôîíà ïðèìåíåí äèôðàêöèîííûé ìîíîõðîìàòîð.  óñòðîéñòâàõ “Ãàììà”, “Ëó÷-1”, ÈÔ-300 áûëà ðåàëèçîâàíà öèôðîâàÿ ðåãèñòðàöèÿ àìïëèòóäû èìïóëüñíûõ ñèãíàëîâ â äèàïàçîíå áîëåå 60 äÁ è íåïðåðûâíîãî èçëó÷åíèÿ â ïðåäåëàõ äî 90 äÁ ñ àâòîìàòè÷åñêèì âûáîðîì ïðåäåëà èçìåðåíèé. Ìàêåò “Êëþ÷” è ïðèáîð ÈÔ-301 ïîçâîëèëè ôèêñèðîâàòü ôîðìó ñèãíàëîâ ïóòåì îöèôðîâêè ñ ÷àñòîòîé 100 ÌÃö â èìïóëüñíîì è 1 êÃö â íåïðåðûâíîì ðåæèìå ñ çàïèñüþ âî âíóòðåííþþ ïàìÿòü.
Ê íàñòîÿùåìó âðåìåíè ñàìè ïðèáîðû è ðåãèñòðèðóþùàÿ àïïàðàòóðà óñîâåðøåíñòâîâàíû.  ÷àñòíîñòè, ðó÷íîé ïðèâîä ðàçâåðòêè ìîíîõðîìàòîðà ïðèáîðà “Ëó÷-1” çàìåíåí ýëåêòðè÷åñêèì, à ñïåêòðàëüíûé äèàïàçîí ðàñøèðåí äî 0,2–16 ìêì çà ñ÷åò ðàçðàáîòêè íîâûõ ÔÏÓ ñ äèàïàçîíîì ëèíåéíîé ðàáîòû áîëåå 10 000. Íà ðèñ. 2á ïîêàçàíû ïåðåíîñíîé èñòî÷íèê èçëó÷åíèÿ è ðåãèñòðèðóþùåå îáîðóäîâàíèå íà îñíîâå êîìïüþòåðà. Èñòî÷íèê ïîñòðîåí íà áàçå çåðêàëüíîãî êîëëèìàòîðà è ïðåäïîëàãàåò óñòàíîâêó ñìåííûõ èçëó÷àòåëåé. Íà îñíîâå ïðèåìíîé ãîëîâêè ïðèáîðà ÈÔ-301 ñîçäàí ñêàíèðóþùèé ðàäèîìåòð äëÿ èçìåðåíèÿ ÿðêîñòè è ðàäèàöèîííîé òåìïåðàòóðû â äèàïàçîíå 2–16 ìêì. Åãî îñíîâíûìè ýëåìåíòàìè ÿâëÿþòñÿ èçìåðèòåëüíûé êàíàë íà îñíîâå òåðìîýëåêòðè÷åñêîãî ïðèåìíèêà èçëó÷åíèÿ, ìèêðîïðîöåññîðíîå óñòðîéñòâî îáðàáîòêè è ââîäà èíôîðìàöèè â êîìïüþòåð ïî êàíàëó USB, à òàêæå ïîâîðîòíîå óñòðîéñòâî ñ ïðîãðàììíûì óïðàâëåíèåì, îáåñïå÷èâàþùåå ïåðèîäè÷åñêèé êîíòðîëü òåìïåðàòóðû â çàäàííûõ òî÷êàõ èëè ïîñëåäîâàòåëüíûé ïðîñìîòð âûáðàííîé îáëàñòè ñ çàïèñüþ ðàñïðåäåëåíèÿ ÿðêîñòè.
Äëÿ àäåêâàòíîé èíòåðïðåòàöèè ðåçóëüòàòîâ íàòóðíûõ èçìåðåíèé ÐËÈ â êà÷åñòâå áàçîâûõ ïîêàçàòåëåé àïïàðàòóðû âûáðàíû êîýôôèöèåíòû ïðåîáðàçîâàíèÿ ïî îáëó÷åííîñòè K(E) = N/E è ýíåðãåòè÷åñêîé ýêñïîçèöèè K(H) = N/H äëÿ êîðîòêèõ èìïóëüñîâ. Ýòè êîýôôèöèåíòû (à òî÷íåå, õàðàêòåðèñòèêè ïðåîáðàçîâàíèÿ) íàõîäÿòñÿ ýêñïåðèìåíòàëüíî ñ ïîìîùüþ ñïåöèàëüíîãî ìåòðîëîãè÷åñêîãî îáîðóäîâàíèÿ.
Äëÿ àòòåñòàöèè ïðåäñòàâëåííîé àïïàðàòóðû ñîçäàí ñòåíä ÈÑ-101 [14], ïîçâîëÿþùèé ïðîâîäèòü êàëèáðîâêó ïðèáîðîâ ïî îáëó÷åííîñòè [15], ÿðêîñòè [16], ýíåðãåòè÷åñêîé ýêñïîçèöèè è ò. ä., à òàêæå èññëåäîâàòü ñïåêòðàëüíûå è äèíàìè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè àïïàðàòóðû è ÔÏÓ. Õàðàêòåðèñòèêè ñòåíäà ñâåäåíû â òàáë. 2.
Îñíîâíûìè ýëåìåíòàìè ñòåíäà ÿâëÿþòñÿ ëàçåðû, çåðêàëüíûé ïàðàáîëè÷åñêèé êîëëèìàòîð ñ äèàìåòðîì 450 ìì è ôîêóñíûì ðàññòîÿíèåì 2700 ìì, íàáîð êàëèáðîâàííûõ îñëàáèòåëåé, ñðåäñòâà èçìåðåíèÿ ËÈ (ÈÌÎ-2-2, ÎÑÈ ÑÌ, ÎÑÈ Ý, ÈÊÒ-1Ì, ÔÓÐ, ÔÏÌ-01, ÔÏÌ-02), ðåôåðåíòíûå ïðèåìíèêè èçëó÷åíèÿ, ýëåêòðîèçìåðèòåëüíûå ïðèáîðû.
Êîëëèìèðîâàííûé ïó÷îê, â êîòîðûé ïîìåùàåòñÿ èññëåäóåìûé ïðèáîð, â õîäå ïîâåðêè ñòåíäà íàïðàâëÿåòñÿ íà ñîáèðàþùåå çåðêàëî, â ôîêóñå êîòîðîãî ðàñïîëàãàåòñÿ ñðåäñòâî èçìåðåíèÿ ËÈ. Ñîáèðàþùåå çåðêàëî èäåíòè÷íî êîëëèìàòîðíîìó, à åãî êîýôôèöèåíòû îòðàæåíèÿ r íà ðàáî÷èõ äëèíàõ âîëí îïðåäåëåíû ïî ñâèäåòåëÿì, íàïûëåííûì îäíîâðåìåííî ñ íàíåñåíèåì ïîêðûòèÿ íà çåðêàëî. Îíè êîíòðîëèðóþòñÿ â ïðîöåññå ýêñïëóàòàöèè. Ñðåäíÿÿ îáëó÷åííîñòü íàõîäèòñÿ ïî èçâåñòíûì çíà÷åíèÿì ìîùíîñòè P, ïëîùàäè êîëëèìèðîâàííîãî ïó÷êà A è êîýôôèöèåíòà îòðàæåíèÿ r ïî ôîðìóëå (4):
26 “Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 75, ¹ 12, 2008
Òàáëèöà 2. Õàðàêòåðèñòèêè ñòåíäà ÈÑ-101
Ñïåêòðàëüíûé ðàáî÷èé äèàïàçîí, ìêì
Ðàáî÷èå äëèíû âîëí, ìêì
Ñâåòîâîé äèàìåòð êîëëèìàòîðà, ìì
Ïðåäåëû èçìåíåíèÿ ðàñõîäèìîñòè êîëëèìèðîâàííîãî ïó÷êà, ìðàä
Äèàïàçîí âîñïðîèçâîäèìûõ îáëó÷åííîñòåé íà äëèíàõ âîëí 0,63; 1,15; 3,39; 10,6 ìêì, Âò/ì2
Äèàïàçîí äëèòåëüíîñòåé èìïóëüñîâ, ôîðìèðóåìûõ íà äëèíàõ âîëí 0,63; 1,15; 3,39; 10,6 ìêì
Äèàïàçîí âîñïðîèçâîäèìûõ ýíåðãåòè÷åñêèõ ýêñïîçèöèé äëÿ èìïóëüñîâ äëèòåëüíîñòüþ 10–20 íñ íà äëèíàõ âîëí 0,35; 0,53 è 1,06 ìêì, Äæ/ì2
Ïîãðåøíîñòü âîñïðîèçâåäåíèÿ îáëó÷åííîñòè, ýíåðãåòè÷åñêîé ýêñïîçèöèè, ÿðêîñòè è äð. â çàâèñèìîñòè îò óðîâíÿ, %
0,3–16 0,355; 0,533; 0,633; 1,06; 1,15; 3,39 è 10,6
450 0,1–30 5×10–6–1
100 íñ–10 ñ
5×10–9–10–4
10–25
E = P/(Ar).
(4)
 ñèëó ñëîæíîñòè óñòàíîâêè è þñòèðîâêè êàëèáðóåìîé àïïàðàòóðû, à òàêæå íåñòàáèëüíîé ìîùíîñòè ëàçåðîâ íåîáõîäèì åå òåêóùèé êîíòðîëü. Çàäà÷à ðåøàåòñÿ ñ ïîìîùüþ ñâåòîäåëèòåëÿ, êîòîðûé îòâîäèò ÷àñòü èçëó÷åíèÿ íà ðåôåðåíòíûé ïðèåìíèê èçëó÷åíèÿ. Òåêóùàÿ îáëó÷åííîñòü â ïó÷êå îïðåäåëÿåòñÿ ïî ñèãíàëó ýòîãî ïðèåìíèêà u(t), êîýôôèöèåíòó ïðîïóñêàíèÿ êàëèáðîâàííûõ îñëàáèòåëåé è êîýôôèöèåíòó ïåðåäà÷è ñòåíäà ïî îáëó÷åííîñòè K(E). Îí íàõîäèòñÿ ïðè ïîâåðêå ñòåíäà ïî ôîðìóëå
K(E) = P(t)/[Aru(t)].
(5)
Àíàëîãè÷íî ôîðìèðóåòñÿ ïó÷îê ñ èçâåñòíîé ýíåðãåòè÷åñêîé ýêñïîçèöèåé. Äëÿ ïåðåäà÷è åäèíèöû ýíåðãèè îò êàëîðèìåòðîâ ïðèìåíÿåòñÿ êîìïàðàòîð íà áàçå ôîòîäèîäà.
Äëÿ “çàïîëíåíèÿ” êîëëèìàòîðà äèàìåòðîì 450 ìì ïðèìåíÿþòñÿ ëèíçû, êîòîðûå âìåñòå ñ êîëëèìàòîðîì îáðàçóþò òåëåñêîïè÷åñêèå ðàñøèðèòåëè, èëè ðàññåèâàòåëè.  ýòîì ñëó÷àå ïðîâîäèòñÿ ñåðèÿ èçìåðåíèé ïðè íåáîëüøèõ ïîïåðå÷íûõ ñìåùåíèÿõ ðàññåèâàòåëÿ, ÷òî ïðèâîäèò ê îñðåäíåíèþ ðåçóëüòàòà ïî ðÿäó íåçàâèñèìûõ ñïåêë-êàðòèí.
Îáðàáîòêà è õðàíåíèå äàííûõ îñóùåñòâëÿþòñÿ ñ ïîìîùüþ âû÷èñëèòåëüíîãî êîìïëåêñà. Îí æå ïðèìåíÿåòñÿ äëÿ ïðîãðàììíîãî óïðàâëåíèÿ àâòîìàòèçèðîâàííûìè óçëàìè ñíÿòèÿ çîííûõ è óãëîâûõ çàâèñèìîñòåé ÷óâñòâèòåëüíîñòè ïðèáîðîâ è ôîòîïðèåìíûõ óñòðîéñòâ, ñòàáèëèçàöèè è ïëàâíîãî ðåãóëèðîâàíèÿ ìîùíîñòè íà äëèíå âîëíû 10,6 ìêì [17]. Äëÿ èññëåäîâàíèÿ ñïåêòðàëüíûõ õàðàêòåðèñòèê èñïîëüçóåòñÿ êàíàë, ñîäåðæàùèé ìîíîõðîìàòîð ÌÄÐ-23, èñòî÷íèêè èçëó÷åíèÿ (ëàìïû ÄÄÑ-30, ÊÃÌ-12-100 è äð.) è íåñåëåêòèâíûå ïðèåìíèêè èçëó÷åíèÿ. Èìïóëüñû äëÿ êîíòðîëÿ äèíàìè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê ÔÏÓ ôîðìèðóþòñÿ èç íåïðåðûâíî-
ãî èçëó÷åíèÿ ñ ïîìîùüþ äèñêîâîãî îáòþðàòîðà èëè çåðêàëüíîãî ìîäóëÿòîðà [18]. Íà ñòåíä ÈÑ-101 ïîëó÷åíî ñâèäåòåëüñòâî Ãîññòàíäàðòà, ðåãëàìåíòèðóþùåå åãî èñïîëüçîâàíèå â êà÷åñòâå ðàáî÷åãî ñðåäñòâà äëÿ êàëèáðîâêè ëàçåðíîé àïïàðàòóðû äàííîãî êëàññà. Çà âðåìÿ ýêñïëóàòàöèè íà ñòåíäå ïðîõîäèëè ãîñóäàðñòâåííóþ è âåäîìñòâåííóþ àòòåñòàöèþ, ïåðèîäè÷åñêóþ ïîâåðêó è êàëèáðîâêó ïðèáîðû ïÿòè òèïîâ. Ñòåíä ðåãóëÿðíî îñíàùàåòñÿ íîâîé àïïàðàòóðîé è ïðèìåíÿåòñÿ äëÿ èññëåäîâàíèÿ õàðàêòåðèñòèê íîâîé ïàññèâíîé è àêòèâíîé àïïàðàòóðû [19, 20].
Åùå îäíî íàïðàâëåíèå ðàáîò ñâÿçàíî ñ èçìåðåíèÿìè êîýôôèöèåíòîâ ÿðêîñòè è äâóíàïðàâëåííûõ êîýôôèöèåíòîâ îòðàæåíèÿ èëè ïðîïóñêàíèÿ ìàòåðèàëîâ è ïîêðûòèé íà ëàçåðíûõ äëèíàõ âîëí. Îñíîâíûì äîñòèæåíèåì ÿâëÿåòñÿ ñîçäàíèå ãîíèîôîòîìåòðè÷åñêîé óñòàíîâêè, èìåþùåé ðàçðåøåíèå 20′ è äèàïàçîí èçìåðåíèÿ óãëîâ ïàäåíèÿ è íàáëþäåíèÿ îò –85° äî 85°, à òàêæå îðèãèíàëüíîé ìåòîäèêè èçìåðåíèé. Îíè ïîçâîëÿþò îïðåäåëÿòü ïîëóñôåðè÷åñêèå êîýôôèöèåíòû îòðàæåíèÿ (ðàññåÿíèÿ) áåç îáðàçöà ñðàâíåíèÿ ñ îøèáêîé ìåíåå 10%. Äèíàìè÷åñêèé äèàïàçîí ðàáîòû ïðèåìíîé ÷àñòè – 100 000. Íà óñòàíîâêå ïðîìåðÿëñÿ øèðîêèé íàáîð ìàòåðèàëîâ è ïîêðûòèé íà äëèíàõ âîëí 0,63 è 10,6 ìêì. Ïîëó÷åííûå äàííûå õîðîøî ñîãëàñóþòñÿ ñ ðåçóëüòàòàìè äðóãèõ èññëåäîâàíèé [21], à ïî øèðîòå îõâàòà ìàòåðèàëîâ è ïîêðûòèé ïðåâîñõîäÿò èõ.  ñòàòüå [22] îïóáëèêîâàíû ðåçóëüòàòû èçìåðåíèÿ ðàññåÿíèÿ íà ðàçíûõ çåðêàëàõ, óñòàíîâëåíà èõ âçàèìîñâÿçü ñ ðåæèìàìè îáðàáîòêè è íàíåñåíèÿ ïîêðûòèé.
Óíèêàëüíàÿ àïïàðàòóðà è âîçìîæíîñòü âûâîäà èçëó÷åíèÿ íà îïòè÷åñêóþ òðàññó äëèíîé 2,6 êì, îñíàùåííóþ îáîðóäîâàíèåì äëÿ êîíòðîëÿ ìåòåîïàðàìåòðîâ àòìîñôåðû è äàëüíîñòè âèäèìîñòè, ïîçâîëÿþò èçó÷àòü îòðàæåíèå ëàçåðíîãî èçëó÷åíèÿ èñêóññòâåííûìè è ïðèðîäíûìè îáúåêòàìè, åãî ðàñ-
“Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 75, ¹ 12, 2008
27
ñåÿíèå â àòìîñôåðå.  ÷àñòíîñòè, âûïîëíåí áîëüøîé îáúåì íàòóðíûõ èçìåðåíèé êîýôôèöèåíòîâ ÿðêîñòè ìàòåðèàëîâ è ïîêðûòèé â îáðàòíîì íàïðàâëåíèè íà äëèíå âîëíû 10,6 ìêì, ÷òî ïîçâîëèëî ñêîððåêòèðîâàòü ðåçóëüòàòû ëàáîðàòîðíûõ èññëåäîâàíèé èíäèêàòðèñ ðàññåÿíèÿ. Ïðîâåäåíî íåñêîëüêî öèêëîâ íàòóðíûõ èññëåäîâàíèé (ìàêåò “Ëó÷”) èíäèêàòðèñ ïðÿìîãî è îáðàòíîãî ðàññåÿíèÿ ïðèçåìíîé àòìîñôåðû íà äëèíàõ âîëí 248, 351 è 1064 íì, â òîì ÷èñëå â òóìàíàõ è äûìêàõ.
 ðàìêàõ íàòóðíûõ ýêñïåðèìåíòîâ ñîáðàí îáøèðíûé ìàòåðèàë ïî ðàññåÿíèþ â àòìîñôåðå èçëó÷åíèÿ ñ äëèíîé âîëíû 10,6 ìêì. Èçìåðåíèÿ ïðîâîäèëèñü ïðèáîðîì ÈÔ-301 [23, 24]. Äëÿ îïèñàíèÿ èíäèêàòðèñ ðàññåÿíèÿ ïðåäëîæåíî ñîîòíîøåíèå
ρ(θ) = Aexp(–Bθ) + C.
(6)
Ïàðàìåòð B îïðåäåëÿåò øèðèíó èíäèêàòðèñ ðàññåÿíèÿ, êîòîðûå îêàçàëèñü âûòÿíóòûìè íàìíîãî ñèëüíåå, ÷åì ïðåäïîëàãàëîñü ïî ëèòåðàòóðíûì äàííûì. Ýêñïåðèìåíòû ïîêàçàëè, ÷òî çíà÷åíèå ρ(θ) ïðèáëèæàåòñÿ ê àñèìïòîòè÷åñêîìó çíà÷åíèþ C ïðè óãëàõ 45°–50°. Èíòåðåñíûì îêàçàëîñü òî, ÷òî äëÿ èíäèêàòðèñ, ïîëó÷åííûõ â ðàçíóþ ïîãîäó è ðàçíûå ñåçîíû, ïàðàìåòð B ìåíÿåòñÿ â ïðåäåëàõ îò 0,11 äî 0,18, à ñðåäíÿÿ âåëè÷èíà ðàâíà 0,15.
Ñ ïîìîùüþ ïðèáîðà “Ëó÷-1” è ïåðåíîñíîãî ÓÔ êîëëèìàòîðà ïðîâåäåíû èçìåðåíèÿ ïðîïóñêàíèÿ
ïðèçåìíîãî ñëîÿ àòìîñôåðû â äèàïàçîíå 200– 400 íì. Íà ðèñ. 6 ïîêàçàíû çàâèñèìîñòè êîýôôèöèåíòà îñëàáëåíèÿ â äèàïàçîíå, îõâàòûâàþùåì äëèíû âîëí áîëüøèíñòâà ÓÔ ëàçåðîâ: êðèïòîí–õëîð (222 íì), êðèïòîí–ôòîð (248 íì), 4-ÿ ãàðìîíèêà íåîäèìà (266 íì), êñåíîí–áðîì (282 íì), êñåíîí– õëîð (308 íì), ãåëèé–êàäìèåâûé (325 íì), àçîòíûé (337 íì), êñåíîí–ôòîð (351 íì), 3-ÿ ãàðìîíèêà íåîäèìà (355 íì). Ìàðêåðàìè íà ãðàôèêàõ ïîêàçàíû òî÷êè, ñîîòâåòñòâóþùèå ýòèì äëèíàì âîëí. Sm – ìåòðîëîãè÷åñêàÿ äàëüíîñòü âèäèìîñòè.
 2006 ãîäó çàâåðøåíà ðàçðàáîòêà àïïàðàòóðû “Êàðòèíêà-2” äëÿ èññëåäîâàíèÿ îòðàæàòåëüíûõ õàðàêòåðèñòèê îïòèêî-ýëåêòðîííûõ ïðèáîðîâ (ÎÝÏ) [20] íà äèñòàíöèÿõ äî 2 êì. Ìîáèëüíûé êîìïëåêñ èç ñîñòàâà àïïàðàòóðû “Êàðòèíêà-2” âêëþ÷åí â Ãîñóäàðñòâåííûé ðååñòð ÐÔ â êà÷åñòâå ñðåäñòâà èçìåðåíèÿ ýôôåêòèâíîé ïîâåðõíîñòè ðàññåÿíèÿ (ÝÏÐ) ÎÝÏ íà äëèíàõ âîëí 0,355, 0,532, 1,064, 1,54 è 10,6 ìêì. Îí ïîêàçàí íà ôîòî ðèñ. 7 è âêëþ÷àåò ïðèåìîïåðåäàþùèé ìîäóëü, òðè ìàëîãàáàðèòíûõ èìïóëüñíî-ïåðèîäè÷åñêèõ ëàçåðà, ñìåííûå ÔÏÓ è ìåðû ñðàâíåíèÿ.  õîäå ðàáîòû ïðåäëîæåíû è ðåàëèçîâàíû íà ïðàêòèêå ñõåìà ïðèâÿçêè (ïîâåðî÷íàÿ ñõåìà) ê ýòàëîíàì êîýôôèöèåíòîâ îòðàæåíèÿ íà ëàçåðíûõ äëèíàõ âîëí, à òàêæå íîâûå ìåòîäû èçìåðåíèÿ ÝÏÐ è êîýôôèöèåíòîâ ÿðêîñòè ìåòîäîì ñðàâíåíèÿ. Äëÿ ìèíèìèçàöèè ñëó÷àéíîé ñîñòàâëÿþùåé
12 1
8 5
2
Êîýôôèöèåíò îñëàáëåíèÿ, 1/êì
4 3 4
6 0 240
7 260
8
300
340 Äëèíà âîëíû, íì
Ðèñ. 6. Íàòóðàëüíûå êîýôôèöèåíòû ïîëíîãî îñëàáëåíèÿ íà ãîðèçîíòàëüíîé ïðèçåìíîé òðàññå. 1 – ÿíâàðü, ñíåã, Sm ≈ 1 êì; 2 – èþëü, ëèâåíü, Sm < 1 êì; 3 – ÿíâàðü, ñëàáûé ñíåã, Sm ≈ 5–10 êì; 4 – èþëü, ïîñëå ëèâíÿ, Sm > 10 êì; 5 – íîÿáðü, ìåëêèé äîæäü; 6 – èþíü, Sm > 10 êì; 7 – àâãóñò, Sm > 10 êì; 8 – íîÿáðü, Sm > 10 êì.
28 “Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 75, ¹ 12, 2008
Ðèñ. 7. Ìîáèëüíûé èçìåðèòåëüíûé êîìïëåêñ.
ïîãðåøíîñòè, âûçâàííîé íåîäíîðîäíîñòüþ è âðåìåííîé íåñòàáèëüíîñòüþ ÐËÈ, â ðàìêàõ êàæäîãî îòñ÷åòà ñèãíàëîâ îò ìåðû ñðàâíåíèÿ Uoi è îáúåêòà Ui îñóùåñòâëÿåòñÿ îñðåäíåíèå íåñêîëüêèõ ñîòåí ëàçåðíûõ èìïóëüñîâ çà âðåìÿ 0,2–0,5 ñ, à èñêîìûé ðåçóëüòàò íàõîäèòñÿ ïî ñåðèè èç n = 5–7 ïàð îòñ÷åòîâ ñ ïîìîùüþ ôîðìóëû
σ = σî(1/n)Σn(Ui/Uoi).
(7)
 êà÷åñòâå ìåðû ñðàâíåíèÿ σî ïðèìåíÿåòñÿ ñâåòîâîçâðàùàòåëü ñ äåòåðìèíèðîâàííî-èçìåíÿåìîé âåëè÷èíîé ÝÏÐ [25].
Òåîðåòè÷åñêèå è ýêñïåðèìåíòàëüíûå èññëåäîâàíèÿ ðàññåÿííîãî ëàçåðíîãî èçëó÷åíèÿ ïîêàçàëè, ÷òî äëÿ îïèñàíèÿ åãî ýíåðãåòè÷åñêèõ ïîêàçàòåëåé ñëåäóåò ïîëüçîâàòüñÿ ñðåäíèìè çíà÷åíèÿìè îáëó÷åííîñòè 〈E〉 è ÿðêîñòè 〈L〉, à â ñëó÷àå ðåãèñòðàöèè êîðîòêèõ èìïóëüñîâ îïåðèðîâàòü ñðåäíèìè âåëè÷èíàìè ýíåðãåòè÷åñêîé ýêñïîçèöèè 〈H〉 è èíòåãðàëüíîé çà âðåìÿ èìïóëüñà ÿðêîñòè 〈Λ〉. Äëÿ äîñòîâåðíîñòè îöåíîê íóæíî âûïîëíÿòü ðÿä ñòàòèñòè÷åñêè íåçàâèñèìûõ îòñ÷åòîâ. Äëÿ ýòîãî äîñòàòî÷íî ïåðåìåùàòü ðàññåèâàþùóþ ïîâåðõíîñòü íà âåëè÷èíó áîëüøóþ, ÷åì äëèíà âîëíû ïàäàþùåãî èçëó÷åíèÿ. Ïðè äèñòàíöèîííûõ èçìåðåíèÿõ ýòî óñëîâèå, êàê ïðàâèëî, ðåàëèçóåòñÿ àâòîìàòè÷åñêè âñëåäñòâèå òóðáóëåíòíîñòè àòìîñôåðû è âèáðàöèé ëàçåðà, åñëè èíòåðâàë ìåæäó îòñ÷åòàìè ïðåâûøàåò 10–100 ìñ (çàìîðîæåííàÿ àòìîñôåðà).  ñëó÷àå óíèêàëüíûõ îäíîêðàòíûõ ýêñïåðèìåíòîâ ðåãèñòðèðóþùèé ïðèáîð
íóæíî ðàñïîëàãàòü òàê, ÷òîáû èçîáðàæåíèå ïÿòíà íà ðàññåèâàþùåé ïîâåðõíîñòè (èëè ðàññåèâàþùåãî îáúåìà) çàíèìàëî áî′ëüøóþ ÷àñòü ÷óâñòâèòåëüíîé ïëîùàäêè ïðèåìíèêà èçëó÷åíèÿ, íî íå âûõîäèëî çà åå ïðåäåëû.  ýòîì ñëó÷àå ìåíüøèå îòíîñèòåëüíûå ôëóêòóàöèè δE è ïðè èçìåðåíèè ñðåäíåé ïî ïîëþ çðåíèÿ ÿðêîñòè δL ðåàëèçóþòñÿ ïðèáîðîì, èìåþùèì áîëüøåå îòíîñèòåëüíîå îòâåðñòèå.  ëàáîðàòîðíûõ è ïðîèçâîäñòâåííûõ óñòàíîâêàõ äëÿ óñðåäíåíèÿ ðàññåèâàþùóþ ïîâåðõíîñòü öåëåñîîáðàçíî íåïðåðûâíî âðàùàòü èëè ñìåùàòü, à òàêæå èñïîëüçîâàòü èçëó÷àòåëè ñ ìåíüøåé ïðîñòðàíñòâåííîé è âðåìåííîé êîãåðåíòíîñòüþ, íàïðèìåð, ñâåòîäèîäû âìåñòî ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ëàçåðîâ.
ËÈÒÅÐÀÒÓÐÀ
11. Laser Speckle and Related Phenomena / Ed. by J.C. Dainty. 1984. 170 p.
12. Ãóäìåí Äæ. Ñòàòèñòè÷åñêàÿ îïòèêà. Ì.: Ìèð, 1988. 512 c.
13. Ãëóùåíêî Ë.À., Ïîïîâ È.À., Ñàêÿí À.Ñ., Ñòàð÷åíêî À.Í. Ñòàòèñòèêà ñïåêëîâ ïðèìåíèòåëüíî ê çàäà÷å ôîòîìåòðèðîâàíèÿ äèôôóçíî-îòðàæåííîãî êîãåðåíòíîãî èçëó÷åíèÿ // Òåç. äîêë. 12 Âñåñîþçí. ñåìèíàðà “Èìïóëüñíàÿ ôîòîìåòðèÿ”. Ë.: 1988. Ñ. 36.
14. Ãëóùåíêî Ë.À., Ïîïîâ È.À., Ùåðáàêîâà Í.È. Àâòîêîððåëÿöèîííàÿ ôóíêöèÿ ðàññåÿííîãî â ìîëî÷íîì ñòåêëå êîãåðåíòíîãî èçëó÷åíèÿ // ÎÌÏ. 1990. ¹ 3. Ñ. 71–72.
“Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 75, ¹ 12, 2008
29
15. Ãëóùåíêî Ë.À., Ïîïîâ È.À., Ñòàð÷åíêî À.Í. Îöåíêà äèñïåðñèè ôëóêòóàöèé îáëó÷åííîñòè è ýíåðãåòè÷åñêîé ÿðêîñòè ïðè èçìåðåíèè ðàññåÿííîãî ÷àñòè÷íî êîãåðåíòíîãî èçëó÷åíèÿ // ÎÌÏ. 1989. ¹ 12. Ñ. 13–16.
16. Ãðÿçíîâ Ì.È. Îáîáùåííûå ïàðàìåòðû íåïðåðûâíîãî èçëó÷åíèÿ // Èìïóëüñíàÿ ôîòîìåòðèÿ. Ñá. ñòàòåé. Ë.: Ìàøèíîñòðîåíèå, 1986. Â. 9. Ñ. 26–28.
17. Âåñåëîâ Ë.Ì., Ïîïîâ È.À. Ñòàòèñòè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè ðàññåÿííîãî íà âðàùàþùåéñÿ ïîâåðõíîñòè êîãåðåíòíîãî èçëó÷åíèÿ â ïëîñêîñòè èçîáðàæåíèÿ îïòè÷åñêîé ñèñòåìû // Îïò. è ñïåêòð. 1990. Ò. 69. Â. 5. Ñ. 1111–1114.
18. Popov I.A., Sidorovsky N.V., Veselov L.M. Experimental study of intensity probability density function in a speckle pattern formed by small number of scatterers // Opt. Commun. 1993. V. 97. ¹ 5–6. Ð. 304–306.
19. Popov I.A., Veselov L.M. Vibration analysis by means of speckle method // Optik. 1993. V. 90. ¹ 3. Ð. 119–122.
10. Êâàíòîâàÿ ýëåêòðîíèêà. Òåðìèíû è îïðåäåëåíèÿ. ÃÎÑÒ 24453-80.
11. Ôîòîìåòðèÿ. Òåðìèíû è îïðåäåëåíèÿ. ÃÎÑÒ 26148-84.
12. Ïîïîâ È.À., Ñàêÿí À.Ñ., Ñòàð÷åíêî À.Í., Ôèëèïïîâ Î.Ê. Èññëåäîâàíèå ýíåðãåòè÷åñêîé îñâåùåííîñòè è ÿðêîñòè êîëëèìèðîâàííîãî ïó÷êà êîãåðåíòíîãî èíôðàêðàñíîãî èçëó÷åíèÿ // Òåç. äîêë. 5 Âñåñîþçí. êîíô. “Ôîòîìåòðèÿ è åå ìåòðîëîãè÷åñêîå îáåñïå÷åíèå”. Ì.: Ãîññòàíäàðò, ÂÍÈÈÎÔÈ, 1984. Ñ. 42.
13. Åâ÷åíêî Þ.Í., Ìàðòþõèíà Ë.È., Øóòîâ Â.Ã. Óíèâåðñàëüíûé öèôðîâîé ÈÊ ôîòîìåòð // Òåç. äîêë. 12 Âñåñîþçí. ñåìèíàðà “Èìïóëüñíàÿ ôîòîìåòðèÿ”. Ë.: 1988. Ñ. 52.
14. Êîñåíêî Í.Ê., Ìàðòþõèíà Ë.È., Ïèâîâàð Í.È., Ïîïîâ È.À., Ñàêÿí À.Ñ. Ñòàð÷åíêî À.Í., Ôèëèïïîâ Î.Ê. Óñòàíîâêà äëÿ ýíåðãåòè÷åñêîé êàëèáðîâêè ïðèåìíûõ óñòðîéñòâ îïòè÷åñêîãî èçëó÷åíèÿ ñî ñâåòîâûì äèàìåòðîì äî 450 ìì // ÏÒÝ. 1986. ¹ 3. Ñ. 245.
15. Ïîïîâ È.À., Ñòàð÷åíêî À.Í. Ãðàäóèðîâêà ôîòîìåòðîâ äëÿ èçìåðåíèÿ ðàññåÿííîãî ëàçåðíîãî èçëó÷åíèÿ // Òåç. äîêë. 7 Âñåñîþçí. êîíô. “Ôîòîìåòðèÿ è åå ìåòðîëîãè÷åñêîå îáåñïå÷åíèå”. Ì.: Ãîññòàíäàðò, ÂÍÈÈÎÔÈ, 1988. Ñ. 32.
16. Ïîïîâ È.À., Ñàêÿí À.Ñ., Ñòàð÷åíêî À.Í., Ôèëèïïîâ Î.Ê. Îá îñîáåííîñòÿõ êàëèáðîâêè ñïåêòðîðàäèîìåòðà ïî ýíåðãåòè÷åñêîé ÿðêîñòè èíôðàêðàñíîãî ëàçåðíîãî èçëó÷åíèÿ // ÆÏÑ. 1986. Ò. 45. ¹ 5. Ñ. 769–773.
17. Ñàêÿí À.Ñ., Ñòàð÷åíêî À.Í. Àâòîìàòèçèðîâàííàÿ óñòàíîâêà äëÿ ãðàäóèðîâêè ëàçåðíûõ ôîòîìåòðîâ // Òåç. äîêë. 8 Âñåñîþçí. êîíô. “Ôîòîìåòðèÿ è åå ìåòðîëîãè÷åñêîå îáåñïå÷åíèå”. Ì.: Ãîññòàíäàðò, ÂÍÈÈÎÔÈ, 1990. Ñ. 183.
18. Ñàêÿí À.Ñ. Îïòèêî-ìåõàíè÷åñêèé ôîðìèðîâàòåëü èìïóëüñíîãî êîãåðåíòíîãî èçëó÷åíèÿ // ÎÌÏ. 1990. ¹ 1. Ñ. 60–63.
19. Ðåìèçîâ Ñ.À., Ñòàð÷åíêî À.Í. Ëàáîðàòîðíàÿ óñòàíîâêà äëÿ èçìåðåíèÿ ïàðàìåòðîâ îïòè÷åñêèõ êîãåðåíòíûõ ñèñòåì // Êâàíò. ýëåêòðîí. 1987. Ò. 14. ¹ 9. Ñ. 1870– 1872.
20. Ïîïåëî Â.Ä., Ñèäîðîâñêèé Í.Â., Ñòàð÷åíêî À.Í. Ýêñïåðèìåíòàëüíûé îáðàçåö ìåæâèäîâîé ìíîãîñïåêòðàëüíîé àïïàðàòóðû “Êàðòèíêà-2” // Òåç. äîêë. Âñåðîñ. íàó÷íî-òåõíè÷. êîíô. “Íàïðàâëåíèÿ ñîâåðøåíñòâîâàíèÿ ìåòîäîâ è ñðåäñòâ ñíèæåíèÿ çàìåòíîñòè äëÿ ðàçðàáîòêè ïåðñïåêòèâíûõ îáðàçöîâ âîîðóæåíèÿ è âîåííîé òåõíèêè”. Âîðîíåæ. 2006. Ñ. 162–165.
21. Íåïîãîäèí È.À., Òèðàíîâ Ä.Ò., Ìîñêàëåâ Â.Í., Èâàíèí Â.Ô. Ãîíèîôîòîìåòð äëÿ èññëåäîâàíèÿ äèàãðàìì îáðàòíîãî ðàññåÿíèÿ çåìíûõ ïîäñòèëàþùèõ ïîâåðõíîñòåé // Îïòè÷åñêèé æóðíàë. 1993. ¹ 9. Ñ. 25–28.
22. Áðîííèêîâ Â.È., Âåñåëîâ Ë.Ì., Ñèäîðîâñêèé Í.Â., Ñêðåëèí À.Ë. Èññëåäîâàíèå ðàññåÿíèÿ èçëó÷åíèÿ ñ äëèíîé âîëíû 10,6 ìêì çåðêàëüíûìè ïîâåðõíîñòÿìè // ÎÌÏ. 1989. ¹ 6. Ñ. 9–13.
23. Ñèäîðîâñêèé Í.Â., Ñòàð÷åíêî À.Í. Èññëåäîâàíèå ðàññåÿíèÿ èçëó÷åíèÿ ÑÎ2-ëàçåðà â àòìîñôåðå // Îïòè÷åñêèé æóðíàë. 1997. Ò. 64. ¹ 9. Ñ. 24–28.
24. Îêóëîâ Â.Ë., Ðåçóíêîâ Þ.À., Ñèäîðîâñêèé Í.Â., Ñòàð÷åíêî À.Í. Îñîáåííîñòè àýðîçîëüíîãî ðàññåÿíèÿ èçëó÷åíèÿ èìïóëüñíî-ïåðèîäè÷åñêîãî ÑÎ2-ëàçåðà â àòìîñôåðå // Îïòè÷åñêèé æóðíàë. 1999. Ò. 66. ¹ 11. Ñ. 34–38.
25. Åðøîâ Â.À., Ñèäîðîâñêèé Í.Â., Ñòàð÷åíêî À.Í. Ñâåòîâîçâðàùàòåëü // Ïàòåíò Ðîññèè ¹ 2149431. 1997.
30 “Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 75, ¹ 12, 2008
ÌÅÒÎÄÈ×ÅÑÊÎÅ È ÀÏÏÀÐÀÒÍÎÅ ÎÁÅÑÏÅ×ÅÍÈÅ ÈÇÌÅÐÅÍÈÉ ÐÀÑÑÅßÍÍÎÃÎ ËÀÇÅÐÍÎÃÎ ÈÇËÓ×ÅÍÈß
2008 ã. À. Í. Ñòàð÷åíêî, êàíä. òåõí. íàóê ÍÈÈ êîìïëåêñíûõ èñïûòàíèé îïòèêî-ýëåêòðîííûõ ïðèáîðîâ è ñèñòåì, ã. Ñîñíîâûé Áîð, Ëåíèíãðàäñêàÿ îáëàñòü
Ïðåäñòàâëåíà êîíöåïöèÿ èçìåðåíèÿ ýíåðãåòè÷åñêèõ ïîêàçàòåëåé ðàññåÿííîãî ëàçåðíîãî èçëó÷åíèÿ â íàòóðíûõ óñëîâèÿõ. Îïèñàíû àïïàðàòóðà ñ âõîäíûìè àïåðòóðàìè 100–400 ìì, à òàêæå ìåòîäû è îáîðóäîâàíèå äëÿ åå ýíåðãåòè÷åñêîé êàëèáðîâêè, èññëåäîâàíèÿ ïîðîãîâûõ, ñïåêòðàëüíûõ è äèíàìè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê.
Êîäû OCIS: 230.1150.
Ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 08.07.2008.
Ñ òî÷êè çðåíèÿ òåðìèíîëîãèè, ðàññåÿíèå (óïðóãîå ðàññåÿíèå) ïðåäïîëàãàåò, ÷òî â ðåçóëüòàòå âçàèìîäåéñòâèÿ ñ ïîâåðõíîñòüþ, íàïðèìåð øåðîõîâàòîé, ðàäèêàëüíûì îáðàçîì ìåíÿåòñÿ íàïðàâëåííîñòü èñõîäíîãî ëàçåðíîãî èçëó÷åíèÿ (ËÈ). Ïðè îáúåìíîì ðàññåÿíèè â ñðåäå ðàññìàòðèâàþòñÿ ñîñòàâëÿþùèå, íå ñîâïàäàþùèå ñ íàïðàâëåíèåì ðàñïðîñòðàíåíèÿ ïðÿìîãî ïó÷êà. Ñïåöèôèêà ðàññåÿíèÿ îáóñëîâëåíà ìîíîõðîìàòè÷íîñòüþ è êîãåðåíòíîñòüþ ëàçåðîâ. Ïîëå ðàññåÿííîãî ëàçåðíîãî èçëó÷åíèÿ (ÐËÈ) ÿâëÿåòñÿ ñëåäñòâèåì èíòåðôåðåíöèè ìíîæåñòâà ïó÷êîâ ñî ñëó÷àéíûìè ôàçàìè. Òàêóþ ñòðóêòóðó ñ õàðàêòåðíûìè ÿðêèìè ïÿòíàìè íàçûâàþò ñïåêë-êàðòèíîé [1, 2]. Íà ðèñ. 1 ïîêàçàíû ñíèìêè, èëëþñòðèðóþùèå ñëó÷àéíîå ðàñïðåäåëåíèå èíòåíñèâíîñòè ÐËÈ.  ýòîì ñëó÷àå íà ïîâåðõíîñòü ïàäàë ïó÷îê îäíîìîäîâîãî ãåëèé-íåîíîâîãî ëàçåðà (λ = 0,633 ìêì). Ðàçìåð ïÿòíà ïî óðîâíþ 1/å ñîñòàâëÿë dï = 3 ìì, à ðàññòîÿíèå äî ìàòðèöû Ò êàìåðû ñîñòàâëÿëî R = 300 ìì. Ïðè óäàëåíèè îò ðàññåèâà-
þùåé ïîâåðõíîñòè ìàñøòàá ñïåêë-êàðòèíû âîçðàñòàåò ïðîïîðöèîíàëüíî äèñòàíöèè R. Äëÿ îöåíêè ðàçìåðà “ñïåêëà” èñïîëüçóåòñÿ ñîîòíîøåíèå
dc = (λ/dï)R.
(1)
Ïðè äèñòàíöèîííûõ èçìåðåíèÿõ íà âõîäíóþ àïåðòóðó ïðèáîðà ïðèõîäèòñÿ êîíå÷íîå ÷èñëî ñïåêëîâ. Êîãäà ðàçìåðû ñïåêëà è àïåðòóðû áëèçêè, ñòàòèñòè÷åñêèå âàðèàöèè ïîêàçàíèé ïðèáîðà îêàçûâàþòñÿ âåñüìà ñóùåñòâåííûìè. Äåòàëüíîå ðàññìîòðåíèå âîïðîñà ïðèâåäåíî â ðàáîòàõ [2–5]. Íà îñíîâå ýêñïåðèìåíòîâ è òåîðåòè÷åñêîãî àíàëèçà ïîëó÷åíû ñîîòíîøåíèÿ, ïîçâîëÿþùèå îöåíèâàòü îòíîñèòåëüíûå ôëóêòóàöèè îáëó÷åííîñòè è ÿðêîñòè â çàâèñèìîñòè îò ðàññòîÿíèÿ äî ðåãèñòðèðóþùåãî ïðèáîðà, ðàçìåðà è êîíôèãóðàöèè åãî âõîäíîé àïåðòóðû, à òàêæå îò óãëà çðåíèÿ è ñòåïåíè êîãåðåíòíîñòè ëàçåðíîãî ïó÷êà. Ïðèåìëåìóþ òî÷íîñòü îöåíêè îòíîñèòåëüíûõ ôëóêòóàöèé îáëó÷åííîñòè [5] äàåò ñîîòíîøåíèå
(à) (á) (â)
Ðèñ. 1. Äâå ðåàëèçàöèè ñïåêë-êàðòèíû (à è á) ïðè îòðàæåíèè îò øåðîõîâàòîé ïîâåðõíîñòè è ðåçóëüòàò óñðåäíåíèÿ ïðè äâèæåíèè îòðàæàòåëÿ (â).
“Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 75, ¹ 12, 2008
23
δE = [1 + Aï/Aê + AïAâõ/(λR)2]–0,5,
(2)
ãäå Aï, Aê, Aâõ – îáîáùåííûå ïëîùàäè [6] ëàçåðíîãî ïÿòíà, åãî êîãåðåíòíîñòè è âõîäíîé àïåðòóðû ôîòîìåòðà, λ – äëèíà âîëíû, R – ðàññòîÿíèå äî ïðèáîðà.
 ñëó÷àå ðåãèñòðàöèè ñðåäíåé ïî ïîëþ çðåíèÿ ÿðêîñòè, êîãäà èçîáðàæåíèÿ ïÿòíà áîëüøå ïðèåìíîé ïëîùàäêè, äëÿ îöåíêè ôëóêòóàöèé ïðèìåíèìî âûðàæåíèå
δL = [1 + (λR)2/(AêAâõ)]–0,5× × [1 + (Aïð/Aê)(R/x)2 + (AïðAâõ)/(λx)2]–0,5,
(3)
ãäå Aïð – îáîáùåííàÿ ïëîùàäü ïðèåìíèêà èçëó÷åíèÿ, à x – ðàññòîÿíèå îò çàäíåé ãëàâíîé ïëîñêîñòè îáúåêòèâà äî ïëîñêîñòè èçîáðàæåíèÿ, êîòîðîå â ñëó÷àå äèñòàíöèîííûõ èçìåðåíèé (R >> F) ïðèìåðíî ðàâíî ôîêóñíîìó ðàññòîÿíèþ F îáúåêòèâà.
Òåîðåòè÷åñêèå è ýêñïåðèìåíòàëüíûå èññëåäîâàíèÿ ïîçâîëèëè ñôîðìèðîâàòü îïòèìàëüíûé ïîäõîä êàê ê ìåòîäàì èçìåðåíèÿ ýíåðãåòè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê ÐËÈ, òàê è ê êîíöåïöèè ïîñòðîåíèÿ ïðèáîðîâ. Ïîëó÷åííûå ðåçóëüòàòû ñòàëè îòïðàâíîé òî÷êîé íîâîãî íàïðàâëåíèÿ, ñâÿçàííîãî ñ èçó÷åíèåì ñïåêòðà âðåìåííûõ ôëóêòóàöèé ËÈ, ðàññåÿííîãî äâèæóùåéñÿ øåðîõîâàòîé ïîâåðõíîñòüþ, è åãî èñïîëüçîâàíèåì äëÿ êîíòðîëÿ õàðàêòåðèñòèê äâèæåíèÿ [7–9].
Äëÿ èíòåðïðåòàöèè ðåçóëüòàòîâ íàòóðíûõ èçìåðåíèé ïîòðåáîâàëîñü âûáðàòü àäåêâàòíûå ýíåðãåòè÷åñêèå ïîêàçàòåëè ïîëÿ ÐËÈ.  ñòàíäàðòàõ ïî ëàçåðíîé ôîòîìåòðèè îñíîâíîå âíèìàíèå óäåëåíî
ïàðàìåòðàì, îïèñûâàþùèì ïðÿìîé ëàçåðíûé ïó÷îê [10]. Ñ äðóãîé ñòîðîíû, ðåãèñòðàöèÿ èçëó÷åíèÿ, ðàññåÿííîãî óäàëåííûì îáúåêòîì, èìååò ìíîãî îáùåãî ñ èçìåðåíèåì îáëó÷åííîñòè èëè ÿðêîñòè óäàëåííîãî èñòî÷íèêà â òðàäèöèîííîé ôîòîìåòðèè [11]. Ïîýòîìó äëÿ îïèñàíèÿ ÐËÈ âûáðàíû îáëó÷åííîñòü Å è ýíåðãåòè÷åñêàÿ ÿðêîñòü L [12], ýíåðãåòè÷åñêàÿ ýêñïîçèöèÿ H (ÝÝ) è èíòåãðàëüíàÿ ïî âðåìåíè ÿðêîñòü Λ äëÿ ñëó÷àåâ, êîãäà ðåàêöèÿ ïðèáîðà ïðîïîðöèîíàëüíà ýíåðãèè èìïóëüñà.
Ñèëàìè èíñòèòóòà è ñîèñïîëíèòåëåé (Áåëîðóññêèé ãîñóäàðñòâåííûé óíèâåðñèòåò, ÍÏÎ “Îðèîí”, ÏÎ ÇÎÌÇ) ñîçäàíû ìàêåòû è ïðèáîðû äëÿ ðåãèñòðàöèè ëàçåðíîãî èçëó÷åíèÿ: ìàêåò óíèâåðñàëüíîé àïïàðàòóðû “Ëó÷”, ìàêåò “Ãàììà” äëÿ èçìåðåíèÿ èìïóëüñíîãî èçëó÷åíèÿ â äèàïàçîíå 0,4–1,1 ìêì, òðè îïûòíûõ îáðàçöà âîçèìîãî êîìïëåêñà “Ëó÷-1” è ìàêåò “Êëþ÷” íà äèàïàçîí 2–12 ìêì. Ñîâìåñòíî ñ ÏÎ ÇÎÌÇ âûïóùåíû îïûòíûå îáðàçöû è ìàëàÿ ñåðèÿ ïðèáîðîâ ÈÔ-301 [13]. Õàðàêòåðèñòèêè ïðèáîðîâ ïðèâåäåíû â òàáë. 1, à èõ ôîòî – íà ðèñ. 2–5.
Îñîáåííîñòè ïðèáîðîâ ñîñòîÿò â áîëüøèõ ðàçìåðàõ âõîäíîé àïåðòóðû, âûñîêèõ ïîðîãîâûõ õàðàêòåðèñòèêàõ è øèðîêîì äèàïàçîíå ðåãèñòðàöèè îáëó÷åííîñòè èëè ýíåðãåòè÷åñêîé ýêñïîçèöèè. Óñòðîéñòâà “Ëó÷” (ðèñ. 2à), “Ëó÷-1” (ðèñ. 3á), “Ãàììà” (ðèñ. 2á) è “Êëþ÷” (ðèñ. 5à) èìåþò çåðêàëüíûå îáúåêòèâû, à èçìåðèòåëè ÈÔ-300 (ðèñ. 4) è ÈÔ-301 (ðèñ. 5á) – ëèíçîâóþ îïòèêó.  áîëüøèíñòâå ïðèáîðîâ âûäåëåíèå òðåáóåìîãî ó÷àñòêà ñïåêòðà èëè ëàçåðíîé äëèíû âîëíû îñóùåñòâëÿåòñÿ ôèëüòðàìè,
Òàáëèöà 1. Õàðàêòåðèñòèêè àïïàðàòóðû äëÿ èçìåðåíèÿ ÐËÈ
Òèï ïðèáîðà èëè ìàêåòà
Äèàìåòð âõ. çðà÷êà,
ôîêóñ, ìì
Ïðèåìíèê (ñïåêòðàëüíûé äèàïàçîí, ìêì)
Ìàêåò “Ëó÷”
Ìàêåò “Ãàììà” Âîçèìûé êîìïëåêñ “Ëó÷-1”
Dâõ = 250 F = 500
Dâõ = 100 F = 450 Dâõ = 390 F = 1200
Si–ÔÄ (0,4–1,1) Ge–ÔÄ (0,4–1,7) CdHgTe–ÔÐ (2–12) Si–ÔÄ (0,4–1,1)
Si–ÔÄ (0,4–1,1) Ge–ÔÄ (0,4–1,7) CdHgTe–ÔÐ (2–12) CdHgTe–ÔÄ (2–12)
Ìàêåò “Êëþ÷” ÈÔ-300 (ÏÎ-ÇÎÌÇ) ÈÔ-301
Dâõ = 100 F = 300 Dâõ = 114 F = 114 Dâõ = 95 F = 100
CdHgTe–ÔÐ (2–12) CdHgTe–ÔÄ (2–12)
Si–ÔÄ (0,4–1,1)
CdHgTe–ÔÐ (2–12) CdHgTe–ÔÄ (2–12)
Óãîë çðåíèÿ, Äëèòåëüíîñòè Äèàïàçîí, Âò/ì2
óãë. ìèí.
èìïóëüñîâ (ïîãðåøíîñòü, %)
10
200 íñ–100 ìñ
10–7–10–5
10
200 íñ–100 ìñ
10–6–10–4
2
500 íñ–100 ìñ
10–6–10–4
3,5 200 íñ–100 ìêñ 10–4–10–2 (50–70)
1,3 100 íñ–1 ìñ 10–5–10–3
9
400 íñ–íåïð.
2×10–7–10–4
0,5
2 ìêñ–íåïð.
3×10–7–10–4
1
200 íñ–1 ìñ
3×10–6–10–3
(40–70)
3
5 ìêñ–íåïð.
2×10–6–0,02
2
50 íñ–100 ìêñ
3×10–5–0,1
60
10 íñ–10 ìêñ
10–10–10–5 Äæ/ì2
òîëüêî ÝÝ
(20–30)
20
100 ìêñ–íåïð.
10–5–10–2
20
100 íñ–100 ìêñ
10–4–10–1
(30–40)
24 “Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 75, ¹ 12, 2008
(à) (á)
Ðèñ. 2. Ôîòî ìàêåòíûõ îáðàçöîâ àïïàðàòóðû. à – ìàêåò “Ëó÷”, á – ìàêåò “Ãàììà”. (à)
(á)
Ðèñ. 3. Ôîòî àïïàðàòóðû “Ëó÷-1”. à – êîìïëåêñ “Ëó÷-1”, á – ïðèáîð “Ëó÷-1”.
Ðèñ. 4. Êîìïëåêò ïðèáîðà ÈÔ-300. “Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 75, ¹ 12, 2008
25
(á) (à)
Ðèñ. 5. Ìàêåò “Êëþ÷” (à) è ïðèáîð ÈÔ-301 (á).
à ðåãèñòðàöèÿ ñèãíàëîâ – ñìåííûìè ôîòîïðèåìíûìè óñòðîéñòâàìè (ÔÏÓ).  ïðèáîðå “Ëó÷-1” äëÿ áîëåå ýôôåêòèâíîãî ïîäàâëåíèÿ ôîíà ïðèìåíåí äèôðàêöèîííûé ìîíîõðîìàòîð.  óñòðîéñòâàõ “Ãàììà”, “Ëó÷-1”, ÈÔ-300 áûëà ðåàëèçîâàíà öèôðîâàÿ ðåãèñòðàöèÿ àìïëèòóäû èìïóëüñíûõ ñèãíàëîâ â äèàïàçîíå áîëåå 60 äÁ è íåïðåðûâíîãî èçëó÷åíèÿ â ïðåäåëàõ äî 90 äÁ ñ àâòîìàòè÷åñêèì âûáîðîì ïðåäåëà èçìåðåíèé. Ìàêåò “Êëþ÷” è ïðèáîð ÈÔ-301 ïîçâîëèëè ôèêñèðîâàòü ôîðìó ñèãíàëîâ ïóòåì îöèôðîâêè ñ ÷àñòîòîé 100 ÌÃö â èìïóëüñíîì è 1 êÃö â íåïðåðûâíîì ðåæèìå ñ çàïèñüþ âî âíóòðåííþþ ïàìÿòü.
Ê íàñòîÿùåìó âðåìåíè ñàìè ïðèáîðû è ðåãèñòðèðóþùàÿ àïïàðàòóðà óñîâåðøåíñòâîâàíû.  ÷àñòíîñòè, ðó÷íîé ïðèâîä ðàçâåðòêè ìîíîõðîìàòîðà ïðèáîðà “Ëó÷-1” çàìåíåí ýëåêòðè÷åñêèì, à ñïåêòðàëüíûé äèàïàçîí ðàñøèðåí äî 0,2–16 ìêì çà ñ÷åò ðàçðàáîòêè íîâûõ ÔÏÓ ñ äèàïàçîíîì ëèíåéíîé ðàáîòû áîëåå 10 000. Íà ðèñ. 2á ïîêàçàíû ïåðåíîñíîé èñòî÷íèê èçëó÷åíèÿ è ðåãèñòðèðóþùåå îáîðóäîâàíèå íà îñíîâå êîìïüþòåðà. Èñòî÷íèê ïîñòðîåí íà áàçå çåðêàëüíîãî êîëëèìàòîðà è ïðåäïîëàãàåò óñòàíîâêó ñìåííûõ èçëó÷àòåëåé. Íà îñíîâå ïðèåìíîé ãîëîâêè ïðèáîðà ÈÔ-301 ñîçäàí ñêàíèðóþùèé ðàäèîìåòð äëÿ èçìåðåíèÿ ÿðêîñòè è ðàäèàöèîííîé òåìïåðàòóðû â äèàïàçîíå 2–16 ìêì. Åãî îñíîâíûìè ýëåìåíòàìè ÿâëÿþòñÿ èçìåðèòåëüíûé êàíàë íà îñíîâå òåðìîýëåêòðè÷åñêîãî ïðèåìíèêà èçëó÷åíèÿ, ìèêðîïðîöåññîðíîå óñòðîéñòâî îáðàáîòêè è ââîäà èíôîðìàöèè â êîìïüþòåð ïî êàíàëó USB, à òàêæå ïîâîðîòíîå óñòðîéñòâî ñ ïðîãðàììíûì óïðàâëåíèåì, îáåñïå÷èâàþùåå ïåðèîäè÷åñêèé êîíòðîëü òåìïåðàòóðû â çàäàííûõ òî÷êàõ èëè ïîñëåäîâàòåëüíûé ïðîñìîòð âûáðàííîé îáëàñòè ñ çàïèñüþ ðàñïðåäåëåíèÿ ÿðêîñòè.
Äëÿ àäåêâàòíîé èíòåðïðåòàöèè ðåçóëüòàòîâ íàòóðíûõ èçìåðåíèé ÐËÈ â êà÷åñòâå áàçîâûõ ïîêàçàòåëåé àïïàðàòóðû âûáðàíû êîýôôèöèåíòû ïðåîáðàçîâàíèÿ ïî îáëó÷åííîñòè K(E) = N/E è ýíåðãåòè÷åñêîé ýêñïîçèöèè K(H) = N/H äëÿ êîðîòêèõ èìïóëüñîâ. Ýòè êîýôôèöèåíòû (à òî÷íåå, õàðàêòåðèñòèêè ïðåîáðàçîâàíèÿ) íàõîäÿòñÿ ýêñïåðèìåíòàëüíî ñ ïîìîùüþ ñïåöèàëüíîãî ìåòðîëîãè÷åñêîãî îáîðóäîâàíèÿ.
Äëÿ àòòåñòàöèè ïðåäñòàâëåííîé àïïàðàòóðû ñîçäàí ñòåíä ÈÑ-101 [14], ïîçâîëÿþùèé ïðîâîäèòü êàëèáðîâêó ïðèáîðîâ ïî îáëó÷åííîñòè [15], ÿðêîñòè [16], ýíåðãåòè÷åñêîé ýêñïîçèöèè è ò. ä., à òàêæå èññëåäîâàòü ñïåêòðàëüíûå è äèíàìè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè àïïàðàòóðû è ÔÏÓ. Õàðàêòåðèñòèêè ñòåíäà ñâåäåíû â òàáë. 2.
Îñíîâíûìè ýëåìåíòàìè ñòåíäà ÿâëÿþòñÿ ëàçåðû, çåðêàëüíûé ïàðàáîëè÷åñêèé êîëëèìàòîð ñ äèàìåòðîì 450 ìì è ôîêóñíûì ðàññòîÿíèåì 2700 ìì, íàáîð êàëèáðîâàííûõ îñëàáèòåëåé, ñðåäñòâà èçìåðåíèÿ ËÈ (ÈÌÎ-2-2, ÎÑÈ ÑÌ, ÎÑÈ Ý, ÈÊÒ-1Ì, ÔÓÐ, ÔÏÌ-01, ÔÏÌ-02), ðåôåðåíòíûå ïðèåìíèêè èçëó÷åíèÿ, ýëåêòðîèçìåðèòåëüíûå ïðèáîðû.
Êîëëèìèðîâàííûé ïó÷îê, â êîòîðûé ïîìåùàåòñÿ èññëåäóåìûé ïðèáîð, â õîäå ïîâåðêè ñòåíäà íàïðàâëÿåòñÿ íà ñîáèðàþùåå çåðêàëî, â ôîêóñå êîòîðîãî ðàñïîëàãàåòñÿ ñðåäñòâî èçìåðåíèÿ ËÈ. Ñîáèðàþùåå çåðêàëî èäåíòè÷íî êîëëèìàòîðíîìó, à åãî êîýôôèöèåíòû îòðàæåíèÿ r íà ðàáî÷èõ äëèíàõ âîëí îïðåäåëåíû ïî ñâèäåòåëÿì, íàïûëåííûì îäíîâðåìåííî ñ íàíåñåíèåì ïîêðûòèÿ íà çåðêàëî. Îíè êîíòðîëèðóþòñÿ â ïðîöåññå ýêñïëóàòàöèè. Ñðåäíÿÿ îáëó÷åííîñòü íàõîäèòñÿ ïî èçâåñòíûì çíà÷åíèÿì ìîùíîñòè P, ïëîùàäè êîëëèìèðîâàííîãî ïó÷êà A è êîýôôèöèåíòà îòðàæåíèÿ r ïî ôîðìóëå (4):
26 “Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 75, ¹ 12, 2008
Òàáëèöà 2. Õàðàêòåðèñòèêè ñòåíäà ÈÑ-101
Ñïåêòðàëüíûé ðàáî÷èé äèàïàçîí, ìêì
Ðàáî÷èå äëèíû âîëí, ìêì
Ñâåòîâîé äèàìåòð êîëëèìàòîðà, ìì
Ïðåäåëû èçìåíåíèÿ ðàñõîäèìîñòè êîëëèìèðîâàííîãî ïó÷êà, ìðàä
Äèàïàçîí âîñïðîèçâîäèìûõ îáëó÷åííîñòåé íà äëèíàõ âîëí 0,63; 1,15; 3,39; 10,6 ìêì, Âò/ì2
Äèàïàçîí äëèòåëüíîñòåé èìïóëüñîâ, ôîðìèðóåìûõ íà äëèíàõ âîëí 0,63; 1,15; 3,39; 10,6 ìêì
Äèàïàçîí âîñïðîèçâîäèìûõ ýíåðãåòè÷åñêèõ ýêñïîçèöèé äëÿ èìïóëüñîâ äëèòåëüíîñòüþ 10–20 íñ íà äëèíàõ âîëí 0,35; 0,53 è 1,06 ìêì, Äæ/ì2
Ïîãðåøíîñòü âîñïðîèçâåäåíèÿ îáëó÷åííîñòè, ýíåðãåòè÷åñêîé ýêñïîçèöèè, ÿðêîñòè è äð. â çàâèñèìîñòè îò óðîâíÿ, %
0,3–16 0,355; 0,533; 0,633; 1,06; 1,15; 3,39 è 10,6
450 0,1–30 5×10–6–1
100 íñ–10 ñ
5×10–9–10–4
10–25
E = P/(Ar).
(4)
 ñèëó ñëîæíîñòè óñòàíîâêè è þñòèðîâêè êàëèáðóåìîé àïïàðàòóðû, à òàêæå íåñòàáèëüíîé ìîùíîñòè ëàçåðîâ íåîáõîäèì åå òåêóùèé êîíòðîëü. Çàäà÷à ðåøàåòñÿ ñ ïîìîùüþ ñâåòîäåëèòåëÿ, êîòîðûé îòâîäèò ÷àñòü èçëó÷åíèÿ íà ðåôåðåíòíûé ïðèåìíèê èçëó÷åíèÿ. Òåêóùàÿ îáëó÷åííîñòü â ïó÷êå îïðåäåëÿåòñÿ ïî ñèãíàëó ýòîãî ïðèåìíèêà u(t), êîýôôèöèåíòó ïðîïóñêàíèÿ êàëèáðîâàííûõ îñëàáèòåëåé è êîýôôèöèåíòó ïåðåäà÷è ñòåíäà ïî îáëó÷åííîñòè K(E). Îí íàõîäèòñÿ ïðè ïîâåðêå ñòåíäà ïî ôîðìóëå
K(E) = P(t)/[Aru(t)].
(5)
Àíàëîãè÷íî ôîðìèðóåòñÿ ïó÷îê ñ èçâåñòíîé ýíåðãåòè÷åñêîé ýêñïîçèöèåé. Äëÿ ïåðåäà÷è åäèíèöû ýíåðãèè îò êàëîðèìåòðîâ ïðèìåíÿåòñÿ êîìïàðàòîð íà áàçå ôîòîäèîäà.
Äëÿ “çàïîëíåíèÿ” êîëëèìàòîðà äèàìåòðîì 450 ìì ïðèìåíÿþòñÿ ëèíçû, êîòîðûå âìåñòå ñ êîëëèìàòîðîì îáðàçóþò òåëåñêîïè÷åñêèå ðàñøèðèòåëè, èëè ðàññåèâàòåëè.  ýòîì ñëó÷àå ïðîâîäèòñÿ ñåðèÿ èçìåðåíèé ïðè íåáîëüøèõ ïîïåðå÷íûõ ñìåùåíèÿõ ðàññåèâàòåëÿ, ÷òî ïðèâîäèò ê îñðåäíåíèþ ðåçóëüòàòà ïî ðÿäó íåçàâèñèìûõ ñïåêë-êàðòèí.
Îáðàáîòêà è õðàíåíèå äàííûõ îñóùåñòâëÿþòñÿ ñ ïîìîùüþ âû÷èñëèòåëüíîãî êîìïëåêñà. Îí æå ïðèìåíÿåòñÿ äëÿ ïðîãðàììíîãî óïðàâëåíèÿ àâòîìàòèçèðîâàííûìè óçëàìè ñíÿòèÿ çîííûõ è óãëîâûõ çàâèñèìîñòåé ÷óâñòâèòåëüíîñòè ïðèáîðîâ è ôîòîïðèåìíûõ óñòðîéñòâ, ñòàáèëèçàöèè è ïëàâíîãî ðåãóëèðîâàíèÿ ìîùíîñòè íà äëèíå âîëíû 10,6 ìêì [17]. Äëÿ èññëåäîâàíèÿ ñïåêòðàëüíûõ õàðàêòåðèñòèê èñïîëüçóåòñÿ êàíàë, ñîäåðæàùèé ìîíîõðîìàòîð ÌÄÐ-23, èñòî÷íèêè èçëó÷åíèÿ (ëàìïû ÄÄÑ-30, ÊÃÌ-12-100 è äð.) è íåñåëåêòèâíûå ïðèåìíèêè èçëó÷åíèÿ. Èìïóëüñû äëÿ êîíòðîëÿ äèíàìè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê ÔÏÓ ôîðìèðóþòñÿ èç íåïðåðûâíî-
ãî èçëó÷åíèÿ ñ ïîìîùüþ äèñêîâîãî îáòþðàòîðà èëè çåðêàëüíîãî ìîäóëÿòîðà [18]. Íà ñòåíä ÈÑ-101 ïîëó÷åíî ñâèäåòåëüñòâî Ãîññòàíäàðòà, ðåãëàìåíòèðóþùåå åãî èñïîëüçîâàíèå â êà÷åñòâå ðàáî÷åãî ñðåäñòâà äëÿ êàëèáðîâêè ëàçåðíîé àïïàðàòóðû äàííîãî êëàññà. Çà âðåìÿ ýêñïëóàòàöèè íà ñòåíäå ïðîõîäèëè ãîñóäàðñòâåííóþ è âåäîìñòâåííóþ àòòåñòàöèþ, ïåðèîäè÷åñêóþ ïîâåðêó è êàëèáðîâêó ïðèáîðû ïÿòè òèïîâ. Ñòåíä ðåãóëÿðíî îñíàùàåòñÿ íîâîé àïïàðàòóðîé è ïðèìåíÿåòñÿ äëÿ èññëåäîâàíèÿ õàðàêòåðèñòèê íîâîé ïàññèâíîé è àêòèâíîé àïïàðàòóðû [19, 20].
Åùå îäíî íàïðàâëåíèå ðàáîò ñâÿçàíî ñ èçìåðåíèÿìè êîýôôèöèåíòîâ ÿðêîñòè è äâóíàïðàâëåííûõ êîýôôèöèåíòîâ îòðàæåíèÿ èëè ïðîïóñêàíèÿ ìàòåðèàëîâ è ïîêðûòèé íà ëàçåðíûõ äëèíàõ âîëí. Îñíîâíûì äîñòèæåíèåì ÿâëÿåòñÿ ñîçäàíèå ãîíèîôîòîìåòðè÷åñêîé óñòàíîâêè, èìåþùåé ðàçðåøåíèå 20′ è äèàïàçîí èçìåðåíèÿ óãëîâ ïàäåíèÿ è íàáëþäåíèÿ îò –85° äî 85°, à òàêæå îðèãèíàëüíîé ìåòîäèêè èçìåðåíèé. Îíè ïîçâîëÿþò îïðåäåëÿòü ïîëóñôåðè÷åñêèå êîýôôèöèåíòû îòðàæåíèÿ (ðàññåÿíèÿ) áåç îáðàçöà ñðàâíåíèÿ ñ îøèáêîé ìåíåå 10%. Äèíàìè÷åñêèé äèàïàçîí ðàáîòû ïðèåìíîé ÷àñòè – 100 000. Íà óñòàíîâêå ïðîìåðÿëñÿ øèðîêèé íàáîð ìàòåðèàëîâ è ïîêðûòèé íà äëèíàõ âîëí 0,63 è 10,6 ìêì. Ïîëó÷åííûå äàííûå õîðîøî ñîãëàñóþòñÿ ñ ðåçóëüòàòàìè äðóãèõ èññëåäîâàíèé [21], à ïî øèðîòå îõâàòà ìàòåðèàëîâ è ïîêðûòèé ïðåâîñõîäÿò èõ.  ñòàòüå [22] îïóáëèêîâàíû ðåçóëüòàòû èçìåðåíèÿ ðàññåÿíèÿ íà ðàçíûõ çåðêàëàõ, óñòàíîâëåíà èõ âçàèìîñâÿçü ñ ðåæèìàìè îáðàáîòêè è íàíåñåíèÿ ïîêðûòèé.
Óíèêàëüíàÿ àïïàðàòóðà è âîçìîæíîñòü âûâîäà èçëó÷åíèÿ íà îïòè÷åñêóþ òðàññó äëèíîé 2,6 êì, îñíàùåííóþ îáîðóäîâàíèåì äëÿ êîíòðîëÿ ìåòåîïàðàìåòðîâ àòìîñôåðû è äàëüíîñòè âèäèìîñòè, ïîçâîëÿþò èçó÷àòü îòðàæåíèå ëàçåðíîãî èçëó÷åíèÿ èñêóññòâåííûìè è ïðèðîäíûìè îáúåêòàìè, åãî ðàñ-
“Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 75, ¹ 12, 2008
27
ñåÿíèå â àòìîñôåðå.  ÷àñòíîñòè, âûïîëíåí áîëüøîé îáúåì íàòóðíûõ èçìåðåíèé êîýôôèöèåíòîâ ÿðêîñòè ìàòåðèàëîâ è ïîêðûòèé â îáðàòíîì íàïðàâëåíèè íà äëèíå âîëíû 10,6 ìêì, ÷òî ïîçâîëèëî ñêîððåêòèðîâàòü ðåçóëüòàòû ëàáîðàòîðíûõ èññëåäîâàíèé èíäèêàòðèñ ðàññåÿíèÿ. Ïðîâåäåíî íåñêîëüêî öèêëîâ íàòóðíûõ èññëåäîâàíèé (ìàêåò “Ëó÷”) èíäèêàòðèñ ïðÿìîãî è îáðàòíîãî ðàññåÿíèÿ ïðèçåìíîé àòìîñôåðû íà äëèíàõ âîëí 248, 351 è 1064 íì, â òîì ÷èñëå â òóìàíàõ è äûìêàõ.
 ðàìêàõ íàòóðíûõ ýêñïåðèìåíòîâ ñîáðàí îáøèðíûé ìàòåðèàë ïî ðàññåÿíèþ â àòìîñôåðå èçëó÷åíèÿ ñ äëèíîé âîëíû 10,6 ìêì. Èçìåðåíèÿ ïðîâîäèëèñü ïðèáîðîì ÈÔ-301 [23, 24]. Äëÿ îïèñàíèÿ èíäèêàòðèñ ðàññåÿíèÿ ïðåäëîæåíî ñîîòíîøåíèå
ρ(θ) = Aexp(–Bθ) + C.
(6)
Ïàðàìåòð B îïðåäåëÿåò øèðèíó èíäèêàòðèñ ðàññåÿíèÿ, êîòîðûå îêàçàëèñü âûòÿíóòûìè íàìíîãî ñèëüíåå, ÷åì ïðåäïîëàãàëîñü ïî ëèòåðàòóðíûì äàííûì. Ýêñïåðèìåíòû ïîêàçàëè, ÷òî çíà÷åíèå ρ(θ) ïðèáëèæàåòñÿ ê àñèìïòîòè÷åñêîìó çíà÷åíèþ C ïðè óãëàõ 45°–50°. Èíòåðåñíûì îêàçàëîñü òî, ÷òî äëÿ èíäèêàòðèñ, ïîëó÷åííûõ â ðàçíóþ ïîãîäó è ðàçíûå ñåçîíû, ïàðàìåòð B ìåíÿåòñÿ â ïðåäåëàõ îò 0,11 äî 0,18, à ñðåäíÿÿ âåëè÷èíà ðàâíà 0,15.
Ñ ïîìîùüþ ïðèáîðà “Ëó÷-1” è ïåðåíîñíîãî ÓÔ êîëëèìàòîðà ïðîâåäåíû èçìåðåíèÿ ïðîïóñêàíèÿ
ïðèçåìíîãî ñëîÿ àòìîñôåðû â äèàïàçîíå 200– 400 íì. Íà ðèñ. 6 ïîêàçàíû çàâèñèìîñòè êîýôôèöèåíòà îñëàáëåíèÿ â äèàïàçîíå, îõâàòûâàþùåì äëèíû âîëí áîëüøèíñòâà ÓÔ ëàçåðîâ: êðèïòîí–õëîð (222 íì), êðèïòîí–ôòîð (248 íì), 4-ÿ ãàðìîíèêà íåîäèìà (266 íì), êñåíîí–áðîì (282 íì), êñåíîí– õëîð (308 íì), ãåëèé–êàäìèåâûé (325 íì), àçîòíûé (337 íì), êñåíîí–ôòîð (351 íì), 3-ÿ ãàðìîíèêà íåîäèìà (355 íì). Ìàðêåðàìè íà ãðàôèêàõ ïîêàçàíû òî÷êè, ñîîòâåòñòâóþùèå ýòèì äëèíàì âîëí. Sm – ìåòðîëîãè÷åñêàÿ äàëüíîñòü âèäèìîñòè.
 2006 ãîäó çàâåðøåíà ðàçðàáîòêà àïïàðàòóðû “Êàðòèíêà-2” äëÿ èññëåäîâàíèÿ îòðàæàòåëüíûõ õàðàêòåðèñòèê îïòèêî-ýëåêòðîííûõ ïðèáîðîâ (ÎÝÏ) [20] íà äèñòàíöèÿõ äî 2 êì. Ìîáèëüíûé êîìïëåêñ èç ñîñòàâà àïïàðàòóðû “Êàðòèíêà-2” âêëþ÷åí â Ãîñóäàðñòâåííûé ðååñòð ÐÔ â êà÷åñòâå ñðåäñòâà èçìåðåíèÿ ýôôåêòèâíîé ïîâåðõíîñòè ðàññåÿíèÿ (ÝÏÐ) ÎÝÏ íà äëèíàõ âîëí 0,355, 0,532, 1,064, 1,54 è 10,6 ìêì. Îí ïîêàçàí íà ôîòî ðèñ. 7 è âêëþ÷àåò ïðèåìîïåðåäàþùèé ìîäóëü, òðè ìàëîãàáàðèòíûõ èìïóëüñíî-ïåðèîäè÷åñêèõ ëàçåðà, ñìåííûå ÔÏÓ è ìåðû ñðàâíåíèÿ.  õîäå ðàáîòû ïðåäëîæåíû è ðåàëèçîâàíû íà ïðàêòèêå ñõåìà ïðèâÿçêè (ïîâåðî÷íàÿ ñõåìà) ê ýòàëîíàì êîýôôèöèåíòîâ îòðàæåíèÿ íà ëàçåðíûõ äëèíàõ âîëí, à òàêæå íîâûå ìåòîäû èçìåðåíèÿ ÝÏÐ è êîýôôèöèåíòîâ ÿðêîñòè ìåòîäîì ñðàâíåíèÿ. Äëÿ ìèíèìèçàöèè ñëó÷àéíîé ñîñòàâëÿþùåé
12 1
8 5
2
Êîýôôèöèåíò îñëàáëåíèÿ, 1/êì
4 3 4
6 0 240
7 260
8
300
340 Äëèíà âîëíû, íì
Ðèñ. 6. Íàòóðàëüíûå êîýôôèöèåíòû ïîëíîãî îñëàáëåíèÿ íà ãîðèçîíòàëüíîé ïðèçåìíîé òðàññå. 1 – ÿíâàðü, ñíåã, Sm ≈ 1 êì; 2 – èþëü, ëèâåíü, Sm < 1 êì; 3 – ÿíâàðü, ñëàáûé ñíåã, Sm ≈ 5–10 êì; 4 – èþëü, ïîñëå ëèâíÿ, Sm > 10 êì; 5 – íîÿáðü, ìåëêèé äîæäü; 6 – èþíü, Sm > 10 êì; 7 – àâãóñò, Sm > 10 êì; 8 – íîÿáðü, Sm > 10 êì.
28 “Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 75, ¹ 12, 2008
Ðèñ. 7. Ìîáèëüíûé èçìåðèòåëüíûé êîìïëåêñ.
ïîãðåøíîñòè, âûçâàííîé íåîäíîðîäíîñòüþ è âðåìåííîé íåñòàáèëüíîñòüþ ÐËÈ, â ðàìêàõ êàæäîãî îòñ÷åòà ñèãíàëîâ îò ìåðû ñðàâíåíèÿ Uoi è îáúåêòà Ui îñóùåñòâëÿåòñÿ îñðåäíåíèå íåñêîëüêèõ ñîòåí ëàçåðíûõ èìïóëüñîâ çà âðåìÿ 0,2–0,5 ñ, à èñêîìûé ðåçóëüòàò íàõîäèòñÿ ïî ñåðèè èç n = 5–7 ïàð îòñ÷åòîâ ñ ïîìîùüþ ôîðìóëû
σ = σî(1/n)Σn(Ui/Uoi).
(7)
 êà÷åñòâå ìåðû ñðàâíåíèÿ σî ïðèìåíÿåòñÿ ñâåòîâîçâðàùàòåëü ñ äåòåðìèíèðîâàííî-èçìåíÿåìîé âåëè÷èíîé ÝÏÐ [25].
Òåîðåòè÷åñêèå è ýêñïåðèìåíòàëüíûå èññëåäîâàíèÿ ðàññåÿííîãî ëàçåðíîãî èçëó÷åíèÿ ïîêàçàëè, ÷òî äëÿ îïèñàíèÿ åãî ýíåðãåòè÷åñêèõ ïîêàçàòåëåé ñëåäóåò ïîëüçîâàòüñÿ ñðåäíèìè çíà÷åíèÿìè îáëó÷åííîñòè 〈E〉 è ÿðêîñòè 〈L〉, à â ñëó÷àå ðåãèñòðàöèè êîðîòêèõ èìïóëüñîâ îïåðèðîâàòü ñðåäíèìè âåëè÷èíàìè ýíåðãåòè÷åñêîé ýêñïîçèöèè 〈H〉 è èíòåãðàëüíîé çà âðåìÿ èìïóëüñà ÿðêîñòè 〈Λ〉. Äëÿ äîñòîâåðíîñòè îöåíîê íóæíî âûïîëíÿòü ðÿä ñòàòèñòè÷åñêè íåçàâèñèìûõ îòñ÷åòîâ. Äëÿ ýòîãî äîñòàòî÷íî ïåðåìåùàòü ðàññåèâàþùóþ ïîâåðõíîñòü íà âåëè÷èíó áîëüøóþ, ÷åì äëèíà âîëíû ïàäàþùåãî èçëó÷åíèÿ. Ïðè äèñòàíöèîííûõ èçìåðåíèÿõ ýòî óñëîâèå, êàê ïðàâèëî, ðåàëèçóåòñÿ àâòîìàòè÷åñêè âñëåäñòâèå òóðáóëåíòíîñòè àòìîñôåðû è âèáðàöèé ëàçåðà, åñëè èíòåðâàë ìåæäó îòñ÷åòàìè ïðåâûøàåò 10–100 ìñ (çàìîðîæåííàÿ àòìîñôåðà).  ñëó÷àå óíèêàëüíûõ îäíîêðàòíûõ ýêñïåðèìåíòîâ ðåãèñòðèðóþùèé ïðèáîð
íóæíî ðàñïîëàãàòü òàê, ÷òîáû èçîáðàæåíèå ïÿòíà íà ðàññåèâàþùåé ïîâåðõíîñòè (èëè ðàññåèâàþùåãî îáúåìà) çàíèìàëî áî′ëüøóþ ÷àñòü ÷óâñòâèòåëüíîé ïëîùàäêè ïðèåìíèêà èçëó÷åíèÿ, íî íå âûõîäèëî çà åå ïðåäåëû.  ýòîì ñëó÷àå ìåíüøèå îòíîñèòåëüíûå ôëóêòóàöèè δE è ïðè èçìåðåíèè ñðåäíåé ïî ïîëþ çðåíèÿ ÿðêîñòè δL ðåàëèçóþòñÿ ïðèáîðîì, èìåþùèì áîëüøåå îòíîñèòåëüíîå îòâåðñòèå.  ëàáîðàòîðíûõ è ïðîèçâîäñòâåííûõ óñòàíîâêàõ äëÿ óñðåäíåíèÿ ðàññåèâàþùóþ ïîâåðõíîñòü öåëåñîîáðàçíî íåïðåðûâíî âðàùàòü èëè ñìåùàòü, à òàêæå èñïîëüçîâàòü èçëó÷àòåëè ñ ìåíüøåé ïðîñòðàíñòâåííîé è âðåìåííîé êîãåðåíòíîñòüþ, íàïðèìåð, ñâåòîäèîäû âìåñòî ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ëàçåðîâ.
ËÈÒÅÐÀÒÓÐÀ
11. Laser Speckle and Related Phenomena / Ed. by J.C. Dainty. 1984. 170 p.
12. Ãóäìåí Äæ. Ñòàòèñòè÷åñêàÿ îïòèêà. Ì.: Ìèð, 1988. 512 c.
13. Ãëóùåíêî Ë.À., Ïîïîâ È.À., Ñàêÿí À.Ñ., Ñòàð÷åíêî À.Í. Ñòàòèñòèêà ñïåêëîâ ïðèìåíèòåëüíî ê çàäà÷å ôîòîìåòðèðîâàíèÿ äèôôóçíî-îòðàæåííîãî êîãåðåíòíîãî èçëó÷åíèÿ // Òåç. äîêë. 12 Âñåñîþçí. ñåìèíàðà “Èìïóëüñíàÿ ôîòîìåòðèÿ”. Ë.: 1988. Ñ. 36.
14. Ãëóùåíêî Ë.À., Ïîïîâ È.À., Ùåðáàêîâà Í.È. Àâòîêîððåëÿöèîííàÿ ôóíêöèÿ ðàññåÿííîãî â ìîëî÷íîì ñòåêëå êîãåðåíòíîãî èçëó÷åíèÿ // ÎÌÏ. 1990. ¹ 3. Ñ. 71–72.
“Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 75, ¹ 12, 2008
29
15. Ãëóùåíêî Ë.À., Ïîïîâ È.À., Ñòàð÷åíêî À.Í. Îöåíêà äèñïåðñèè ôëóêòóàöèé îáëó÷åííîñòè è ýíåðãåòè÷åñêîé ÿðêîñòè ïðè èçìåðåíèè ðàññåÿííîãî ÷àñòè÷íî êîãåðåíòíîãî èçëó÷åíèÿ // ÎÌÏ. 1989. ¹ 12. Ñ. 13–16.
16. Ãðÿçíîâ Ì.È. Îáîáùåííûå ïàðàìåòðû íåïðåðûâíîãî èçëó÷åíèÿ // Èìïóëüñíàÿ ôîòîìåòðèÿ. Ñá. ñòàòåé. Ë.: Ìàøèíîñòðîåíèå, 1986. Â. 9. Ñ. 26–28.
17. Âåñåëîâ Ë.Ì., Ïîïîâ È.À. Ñòàòèñòè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè ðàññåÿííîãî íà âðàùàþùåéñÿ ïîâåðõíîñòè êîãåðåíòíîãî èçëó÷åíèÿ â ïëîñêîñòè èçîáðàæåíèÿ îïòè÷åñêîé ñèñòåìû // Îïò. è ñïåêòð. 1990. Ò. 69. Â. 5. Ñ. 1111–1114.
18. Popov I.A., Sidorovsky N.V., Veselov L.M. Experimental study of intensity probability density function in a speckle pattern formed by small number of scatterers // Opt. Commun. 1993. V. 97. ¹ 5–6. Ð. 304–306.
19. Popov I.A., Veselov L.M. Vibration analysis by means of speckle method // Optik. 1993. V. 90. ¹ 3. Ð. 119–122.
10. Êâàíòîâàÿ ýëåêòðîíèêà. Òåðìèíû è îïðåäåëåíèÿ. ÃÎÑÒ 24453-80.
11. Ôîòîìåòðèÿ. Òåðìèíû è îïðåäåëåíèÿ. ÃÎÑÒ 26148-84.
12. Ïîïîâ È.À., Ñàêÿí À.Ñ., Ñòàð÷åíêî À.Í., Ôèëèïïîâ Î.Ê. Èññëåäîâàíèå ýíåðãåòè÷åñêîé îñâåùåííîñòè è ÿðêîñòè êîëëèìèðîâàííîãî ïó÷êà êîãåðåíòíîãî èíôðàêðàñíîãî èçëó÷åíèÿ // Òåç. äîêë. 5 Âñåñîþçí. êîíô. “Ôîòîìåòðèÿ è åå ìåòðîëîãè÷åñêîå îáåñïå÷åíèå”. Ì.: Ãîññòàíäàðò, ÂÍÈÈÎÔÈ, 1984. Ñ. 42.
13. Åâ÷åíêî Þ.Í., Ìàðòþõèíà Ë.È., Øóòîâ Â.Ã. Óíèâåðñàëüíûé öèôðîâîé ÈÊ ôîòîìåòð // Òåç. äîêë. 12 Âñåñîþçí. ñåìèíàðà “Èìïóëüñíàÿ ôîòîìåòðèÿ”. Ë.: 1988. Ñ. 52.
14. Êîñåíêî Í.Ê., Ìàðòþõèíà Ë.È., Ïèâîâàð Í.È., Ïîïîâ È.À., Ñàêÿí À.Ñ. Ñòàð÷åíêî À.Í., Ôèëèïïîâ Î.Ê. Óñòàíîâêà äëÿ ýíåðãåòè÷åñêîé êàëèáðîâêè ïðèåìíûõ óñòðîéñòâ îïòè÷åñêîãî èçëó÷åíèÿ ñî ñâåòîâûì äèàìåòðîì äî 450 ìì // ÏÒÝ. 1986. ¹ 3. Ñ. 245.
15. Ïîïîâ È.À., Ñòàð÷åíêî À.Í. Ãðàäóèðîâêà ôîòîìåòðîâ äëÿ èçìåðåíèÿ ðàññåÿííîãî ëàçåðíîãî èçëó÷åíèÿ // Òåç. äîêë. 7 Âñåñîþçí. êîíô. “Ôîòîìåòðèÿ è åå ìåòðîëîãè÷åñêîå îáåñïå÷åíèå”. Ì.: Ãîññòàíäàðò, ÂÍÈÈÎÔÈ, 1988. Ñ. 32.
16. Ïîïîâ È.À., Ñàêÿí À.Ñ., Ñòàð÷åíêî À.Í., Ôèëèïïîâ Î.Ê. Îá îñîáåííîñòÿõ êàëèáðîâêè ñïåêòðîðàäèîìåòðà ïî ýíåðãåòè÷åñêîé ÿðêîñòè èíôðàêðàñíîãî ëàçåðíîãî èçëó÷åíèÿ // ÆÏÑ. 1986. Ò. 45. ¹ 5. Ñ. 769–773.
17. Ñàêÿí À.Ñ., Ñòàð÷åíêî À.Í. Àâòîìàòèçèðîâàííàÿ óñòàíîâêà äëÿ ãðàäóèðîâêè ëàçåðíûõ ôîòîìåòðîâ // Òåç. äîêë. 8 Âñåñîþçí. êîíô. “Ôîòîìåòðèÿ è åå ìåòðîëîãè÷åñêîå îáåñïå÷åíèå”. Ì.: Ãîññòàíäàðò, ÂÍÈÈÎÔÈ, 1990. Ñ. 183.
18. Ñàêÿí À.Ñ. Îïòèêî-ìåõàíè÷åñêèé ôîðìèðîâàòåëü èìïóëüñíîãî êîãåðåíòíîãî èçëó÷åíèÿ // ÎÌÏ. 1990. ¹ 1. Ñ. 60–63.
19. Ðåìèçîâ Ñ.À., Ñòàð÷åíêî À.Í. Ëàáîðàòîðíàÿ óñòàíîâêà äëÿ èçìåðåíèÿ ïàðàìåòðîâ îïòè÷åñêèõ êîãåðåíòíûõ ñèñòåì // Êâàíò. ýëåêòðîí. 1987. Ò. 14. ¹ 9. Ñ. 1870– 1872.
20. Ïîïåëî Â.Ä., Ñèäîðîâñêèé Í.Â., Ñòàð÷åíêî À.Í. Ýêñïåðèìåíòàëüíûé îáðàçåö ìåæâèäîâîé ìíîãîñïåêòðàëüíîé àïïàðàòóðû “Êàðòèíêà-2” // Òåç. äîêë. Âñåðîñ. íàó÷íî-òåõíè÷. êîíô. “Íàïðàâëåíèÿ ñîâåðøåíñòâîâàíèÿ ìåòîäîâ è ñðåäñòâ ñíèæåíèÿ çàìåòíîñòè äëÿ ðàçðàáîòêè ïåðñïåêòèâíûõ îáðàçöîâ âîîðóæåíèÿ è âîåííîé òåõíèêè”. Âîðîíåæ. 2006. Ñ. 162–165.
21. Íåïîãîäèí È.À., Òèðàíîâ Ä.Ò., Ìîñêàëåâ Â.Í., Èâàíèí Â.Ô. Ãîíèîôîòîìåòð äëÿ èññëåäîâàíèÿ äèàãðàìì îáðàòíîãî ðàññåÿíèÿ çåìíûõ ïîäñòèëàþùèõ ïîâåðõíîñòåé // Îïòè÷åñêèé æóðíàë. 1993. ¹ 9. Ñ. 25–28.
22. Áðîííèêîâ Â.È., Âåñåëîâ Ë.Ì., Ñèäîðîâñêèé Í.Â., Ñêðåëèí À.Ë. Èññëåäîâàíèå ðàññåÿíèÿ èçëó÷åíèÿ ñ äëèíîé âîëíû 10,6 ìêì çåðêàëüíûìè ïîâåðõíîñòÿìè // ÎÌÏ. 1989. ¹ 6. Ñ. 9–13.
23. Ñèäîðîâñêèé Í.Â., Ñòàð÷åíêî À.Í. Èññëåäîâàíèå ðàññåÿíèÿ èçëó÷åíèÿ ÑÎ2-ëàçåðà â àòìîñôåðå // Îïòè÷åñêèé æóðíàë. 1997. Ò. 64. ¹ 9. Ñ. 24–28.
24. Îêóëîâ Â.Ë., Ðåçóíêîâ Þ.À., Ñèäîðîâñêèé Í.Â., Ñòàð÷åíêî À.Í. Îñîáåííîñòè àýðîçîëüíîãî ðàññåÿíèÿ èçëó÷åíèÿ èìïóëüñíî-ïåðèîäè÷åñêîãî ÑÎ2-ëàçåðà â àòìîñôåðå // Îïòè÷åñêèé æóðíàë. 1999. Ò. 66. ¹ 11. Ñ. 34–38.
25. Åðøîâ Â.À., Ñèäîðîâñêèé Í.Â., Ñòàð÷åíêî À.Í. Ñâåòîâîçâðàùàòåëü // Ïàòåíò Ðîññèè ¹ 2149431. 1997.
30 “Îïòè÷åñêèé æóðíàë”, òîì 75, ¹ 12, 2008