Исследование возможности создания многоэлементных приёмников излучения на термоупругом эффекте в кристаллическом кварце

• Автор: Фам Шон Лам
• Шифр специальности: 05.11.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 114 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. Обзор литературы по созданию приёмника излучения на термоупругом эффекте (ТУП)
1.1. Особенности свойств кристаллического кварца
1.2. Обзор опубликованных работ по ТУПам
1.3. Заключение по главе 1 и постановка задачи

Глава 2. Тепловое поле ТУПа при воздействии импульсной последовательности излучения лазера
2.1. Исходные положения. Особенности работы ТУПа при импульсночастотном режиме
2.2. Динамика формирования квазистационарного теплового поля при полиимпульсном воздействии
2.3. Тепловое поле при полиимпульсном воздействии
2.4. Основные ограничения динамического диапазона ТУПа
2.5. Тепловое поле конструкции ТУПа при полиимпульсном

воздействии
2.6. Расчет тепловых импедансов отдельных элементов конструкции
Глава 3. Сигнальная характеристика ТУПа при полиимпульсном воздействии

3.1. Напряжение сигнала ненагруженного ТУПа
3.1.1. Моноимпульсный режим работы
3.1.2. Полиимпульсный режим работы
3.2. Условия согласования на интервале теплового хранения

3.3. Напряжение сигнала нагруженного ТУПа при полиимпульсном воздействии
Глава 4. Исследование возможности создания многоэлементных ТУПов на термоупругом эффекте в кристаллическом кварце
4.1. Исходные положения. Области использования многоэлементных ТУПов
4.2. Технологические особенности изготовления многоэлементных ТУПов
4.3. Особенности структуры теплового поля многоэлементных ТУПов при локальном воздействии

Глава 5. Экспериментальные исследования многоэлементного ТУПа
5.1. Разработка экспериментальной установки
5.2. Разработка электронной схемы экспериментальной установки
5.2.1. Электронный модуль источника излучения
5.2.2. Электронный модуль согласующих усилителей
5.2.3. Электронный модуль анализирующей схемы
5.3. Экспериментальные исследования зонной характеристики многоэлементного ТУПа
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 10?
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Приёмники излучения на термоупругом эффекте в кристаллическом кварце (ТУП) разработаны в Санкт-Петербургском институте точной механики и оптики на кафедре оптико-электронных приборов и систем. Разработанные ТУПы описаны в ряде публикаций [1, 2, 3]. В процессе разработки были проведены теоретические и экспериментальные исследования их параметров и характеристик. Разработанные и изготовленные на их основе в ЛИТМО фотоприёмные устройства прошли экспериментальную проверку и практическое использование в совместных работах с такими организациями как ГОИ им. Вавилова, ЛОМО, ВНИИОФИ и с рядом других.
В процессе выполнения этих работ выявилось, что приемники излучения типа ТУП обладают долговременной стабильностью, устойчивостью к лучевым перегрузкам, широким рабочим спектральным диапазоном при небольшой и монотонной неравномерности спектрального распределения его чувствительности.
Их постоянная времени может быть доведена до 10-6 с [4].
В предыдущих работах ТУПы достаточно подробно теоретически и экспериментально исследовались в случае работы с моноимпульсным излучением лазера, либо со стационарным гармонически модулированным потоком излучения. При этом гармонически модулированный поток математически представлялся знакопеременным воздействием. И в том и в другом случае не учитывалось влияние средней мощности измеряемого потока на параметры сигнала и характеристики приёмника излучения. Однако при практическом применении в ряде случаев отмечался некоторый дрейф сигнала измерительных устройств с этим приёмником излучения. Подробный анализ причин этого дрейфа не производился.
Приёмник излучения на термоупругом эффекте в кристаллическом кварце это прежде всего тепловой приёмник излучения и имеет достаточно сложную частотную характеристику в диапазоне от сотых долей Гц до десятков и более кГц. С учётом того, что часто ему приходится работать со значительными и не постоянными во времени потоками излучения это может приводить к возрастанию ошибок измерений при переходных процессах.

приводит к появлению нелинейных искажений. Коэффициент поглощения ае является первым важным параметром ТУПа. Его зависимость от температуры представлена на рис. 2.5, а.
ае Кту,В-см2/Дж
а) б)
Рис. 2.5. Температурная зависимость коэффициента поглощения поглощающего электрода (а) и коэффициента термоупругого преобразования кварца (б).
Как известно, за возникновение сигнала ТУПа отвечает только измерительная пластинка. В связи с этим, коэффициент термоупругого преобразования кварца Кту тоже есть температурозависимая величина.
=Кту0[1-а-№0] (2.10)
где а - температурный коэффициент, а = 3,5-10^; К^ и 0 - коэффициенты
термоупругого преобразования кварца при температуре >9(0;/) и 0 °С соответственно.
Зависимость коэффициента термоупругого преобразования кварца от температуры приведена на рис. 2.5, б. К^ является вторым важным параметром
ТУПа. Он определяет чувствительность теплового приемника, поэтому его нестабильность, безусловно, приводит к нелинейности приемника.
Интересной особенностью изменения параметров ае и К^ является их
контрвариантность, и в некоторых условиях их изменения могут взаимно компенсироваться, что открывает определенные возможности для улучшения параметров ТУПа.