Краткие итоги разработки элементной базы и оптико-электронных модулей специального назначения для ультрафиолетового диапазона спектра

Рафаилович А.С.; Шлишевский В.Б.

УДК 681.785

А.С. Рафаилович, В.Б. Шлишевский КТИ ПМ СО РАН, Новосибирск

КРАТКИЕ ИТОГИ РАЗРАБОТКИ ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ И ОПТИКОЭЛЕКТРОННЫХ МОДУЛЕЙ СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ ДЛЯ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОГО ДИАПАЗОНА СПЕКТРА

В соответствии с соображениями и задачами, изложенными в [1], Конструкторско-технологическим институтом прикладной микроэлектроники СО РАН совместно с Институтом физики полупроводников СО РАН, Сибирской государственной геодезической академией, Санкт-Петербургским государственным университетом информационных технологий, механики и оптики, Государственным оптическим институтом им. С.И. Вавилова, Институтом оптики атмосферы СО РАН, 2 ЦНИИ МО РФ, 3 ЦНИИ МО РФ, 22 ЦНИИИ МО РФ, 30 ЦНИИ МО РФ и НИЦ-2 4 ЦНИИ МО РФ в течение 2002 - 2005 гг. была проведена работа, направленная на исследование физикотехнологических основ создания отдельных типов элементной базы и оптикоэлектронных модулей в обеспечение повышения помехозащищенности и обнаружительной способности обзорно-прицельных и навигационных систем вооружений и военной техники (ВВТ) за счет введения в их состав ультрафиолетовых (УФ) каналов.

Полученные основные результаты можно кратко сформулировать следующим образом:

- Проанализированы, обобщены и систематизированы результаты натурных измерений излучательных и отражательных характеристик целей, фонов и прозрачности атмосферы в УФ области спектра;

- Дан анализ современных тенденций развития и определены технические требования к элементной базе и оптико-электронным модулям для УФ области спектра применительно к системам ВВТ;

- Исследованы технологические возможности и пути создания современных фотокатодных узлов InGaN/AlGaN и вакуумнополупроводниковых фотодиодов на их основе для УФ области спектра; разработаны требования и рекомендации по использованию вакуумнополупроводниковых фотодиодов для исследований характеристик целей и фонов в УФ диапазоне и применения в перспективных оптико-электронных системах (ОЭС) ВВТ; оптимизирована конструкция узлов вакуумнополупроводниковых фотодиодов, обеспечивающая при этом их унификацию с узлами электронно-оптических преобразователей 3-го поколения; разработана необходимая документация и изготовлены экспериментальные образцы вакуумно-полупроводниковых фотодиодов с фотокатодами на основе GaAs/AlGaAs и InGaN/AlGaN; проведены исследования характеристик экспериментальных образцов фотодиодов и оценена возможность их применения в составе аппаратуры для анализа спектральных характеристик целей и фонов в УФ диапазоне и ОЭС ВВТ;

- Определены пути практической реализации высокосветосильного спектрального модуля, сохраняющего заданное спектральное разрешение без сопутствующей фоновой засветки приемника излучения; сделан анализ схем построения, выбор и расчет оптической системы модуля; разработана методика настройки модуля; разработано аппаратное и программное обеспечение управления работой модуля и обработки сигнала; разработана документация и изготовлен экспериментальный образец модуля; проведены его экспериментальные исследования;

- Определены пути практической реализации телевизионного УФ модуля; сделан анализ схем построения, выбор и расчет схемноконструктивных решений; изготовлен экспериментальный образец УФ объектива; исследована стабильность оптических характеристик УФ фильтров под влиянием внешних воздействующих факторов; разработана документация и изготовлен экспериментальный образец модуля; проведены экспериментальные исследования модуля, определена область применения его в системах ВВТ;

- Разработаны и апробированы методики проверки параметров разрабатываемых элементной базы и оптико-электронных модулей;

- Определены пути практической реализации бортового видеоспектрального модуля УФ диапазона; сделан анализ схем построения, произведены выбор и расчет оптической системы модуля; разработана методика настройки модуля; разработаны аппаратное и программное обеспечение управления работой модуля и обработки сигнала; разработана эскизная конструкторская документация и изготовлен макетный образец модуля; проведены экспериментальные исследования модуля;

- Разработана база исходных данных спектральных и высотных оптических характеристик подстилающей поверхности и атмосферы, необходимая для проведения численного моделирования спектроэнергетических характеристик (СЭХ) излучения фоновых объектов земли и атмосферы для различных условий освещения и наблюдения с учетом широтно-сезонных вариаций в УФ области спектра;

- Разработана база исходных данных, необходимая для дополнения и

уточнения моделей излучения объектов и проведения численного

моделирования характеристик излучения широкой номенклатуры целей в УФ области спектра;

- Разработаны алгоритмы и программы расчета прозрачности в УФ области спектра для различных условий наблюдения и освещения с учетом широтно-сезонных вариаций;

- Разработаны алгоритмы и программы расчета СЭХ излучения

фоновых объектов Земли, тропосферных облаков и атмосферы для различных условий освещения и наблюдения с учетом широтно-сезонных вариаций в УФ области спектра;

- Разработаны алгоритмы и программы расчета СЭХ излучения

широкой номенклатуры целей в УФ области спектра;

- Проведено численное моделирование СЭХ излучения целей на естественном фоне;

- Исследованы технологические возможности и определены пути создания высококонтрастных корректирующих полосовых и отрезающих интерференционных фильтров для УФ области спектра с эффективным подавлением остаточного фона в диапазоне 400 - 900 нм;

- Разработаны калибровочные источники монохроматического и широкодиапазонного УФ излучения;

- Определены пути практической реализации малогабаритного бортового спектрального модуля на основе вогнутых дифракционных решеток; сделан анализ схем построения, произведен выбор и расчет оптической системы модуля; разработаны методики настройки модуля; разработано аппаратное и программное обеспечение управления работой модуля и обработки сигнала; разработана эскизная конструкторская документация и изготовлен макетный образец модуля; проведены экспериментальные исследования модуля;

- Определен состав и параметры оборудования светотехнического стенда для проведения предполетных калибровок и градуировок экспериментальной аппаратуры УФ диапазона;

- Разработаны программы и методики натурных испытаний оптикоэлектронных модулей:

- Подготовлены и проведены натурные испытания разработанных оптико-электронных модулей; состав исследовавшихся объектов фоноцелевой обстановки (ФЦО);

- Разработаны предложения и рекомендации по использованию элементной базы и модулей в измерительных системах и комплексах различного базирования для исследования характеристик ФЦО.

Далее планируется провести измерения на полигонах соответствующих видов войск и планомерные исследования в разные сезоны фонового излучения, прозрачности атмосферы, отражательных характеристик подстилающих поверхностей и искусственных сооружений на оптических трассах различной протяженности с целью сбора и систематизации экспериментальных данных по излучению факелов целей, вспышек выстрелов из артиллерийских орудий и гранатометов, других источников излучения, отражательных характеристик естественных и искусственных объектов, пропускания атмосферы, необходимых для моделирования и анализа ФЦО в УФ диапазоне спектра в интересах МО РФ и других государственных заказчиков.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Белоконев В.М., Крайлюк А.Д., Журавлев П.В., Рафаилович А.С., Шлишевский

В.Б. Задачи и перспективы создания современной элементной базы для аппаратуры ультрафиолетового диапазона спектра // Материалы [.III Междунар. научно-техн. конф.

«Современные проблемы геодезии и оптики». Ч. III. - Новосибирск: СГГА, 2003. - С. 40 -42.

Похожие темы научных работ по физике , автор научной работы — Рафаилович А. С., Шлишевский В. Б.