Коррелометрия оптических полей с предфрактальными свойствами : Принципы, методы, приложения

• Автор: Зимняков, Дмитрий Александрович
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1997
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 312 с. : ил.

тУ-'іУ- // Институт проблем точной механики и управления Российской
Академии Наук,
Саратовский государственный университет им. Н.Г.Чернышевского
Зимняков Дмитрий Александрович
КОРРЕЛОМЕТРИЯ ОПТИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ С ПРЕДФРАКТАЛЬНЫМИ СВОЙСТВАМИ: ПРИНЦИПЫ, МЕТОДЫ, ПРИЛОЖЕНИЯ
01.04.05 - оптика
Диссертация на соискание ученой степени доктора физико-математических наук
Научный консультант:
доктор физико-математических наук,
профессор В.В.Тучин
САРАТОВ

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СТАТИСТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК РАССЕЯННЫХ ПОЛЕЙ В УСЛОВИЯХ ОДНОКРАТНОГО РАССЕЯНИЯ СФОКУСИРОВАННЫХ ПУЧКОВ
1.1. Введение
1.2. Техника статистического и корреляционного эксперимента в оптике рассеивающих сред
1.3. Статистические свойства флуктуаций интенсивности рассеянных полей
- анализ литературных данных
1.4. Экспериментальные исследования статистических характеристик рассеянных полей в дальней зоне дифракции при использовании сфокусированных зондирующих пучков
1.5. Феноменологическая модель формирования детектируемых флуктуаций интенсивности при зондировании крупномасштабных фазовых объектов сфокусированными пучками
1.6. Исследование проявлений масштабных эффектов в статистических свойствах частично развитых спекл-полей в зоне дальнего поля методом статистического моделирования
1.6.1 . Фазовые экраны как модель фазовых переходов второго рода в статистических системах
1.6.2 . Статистическая модель формирования рассеянного поля для фазовых экранов с непрерывными функциями распределения фазы граничного поля
1.7. Экспериментальные исследования проявления эффекта бимодальности распределений интенсивности при рассеянии пучков с ограниченной апертурой на крупномасштабных фазовых объектах
1.8. Краткие выводы по главе

Глава 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КОРРЕЛЯЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК СКАЛЯРНЫХ ОПТИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ С ФРАКТАЛЬНЫМИ СВОЙСТВАМИ
2.1. Введение
2.2. Взаимосвязь параметров структурных и автокорреляционных функций и спектральной плотности обобщенных броуновских процессов с их фрактальной размерностью
2.3. Формирование спекл-структур и масштабные свойства флуктуаций интенсивности рассеянного когерентного излучения
2.3.1. Гауссов пучок и свободное пространство как оптический элемент
2.3.2. Г ауссов освещающий пучок и однолинзовая оптическая система
2.4. Типы движения спекл-структур и скейлинговые свойства флуктуаций интенсивности
2.5. Экспериментальные исследования модельных объектов с предфрактальными свойствами с использованием дифференциального сканирующего микроинтерферометра
2.6. Экспериментальные исследования флуктуаций интенсивности спекл-полей с предфрактальными свойствами в дальней зоне дифракции
2.7. Экспериментальные исследования эволюции фрактальной размерности флуктуаций интенсивности в области дифракции Френеля
2.8. Скейлинговые свойства флуктуационной компоненты интенсивности при дифракции коллимированных и сфокусированных когерентных пучков на амплитудных экранах с фрактальными свойствами
2.8.1. Корреляционные характеристики полей, рассеянных бинарными амплитудными экранами
2.8.2. Модели бинарных амплитудных экранов с предфрактальными свойствами - алгоритмы построения и основные характеристики
2.8.3. Эксперименты с модельными фрактальными амплитудными экранами
2.8.4. Бинарные амплитудные структуры с непрерывными функциями распределения элементов по размерам

цифрового преобразователя. В качестве последнего в коррелометре используется АЦП типа L-305 (разработчик и изготовитель - фирма L-card, Москва, Россия), содержащий встроенный процессор обработки сигналов типа ADSP-1205 и допускающий обмен данными с управляющим персональным компьютером через ISA-магистраль в режиме прямого доступа к памяти (DMA-mode), при этом максимальное значение частоты выборки данных составляет 300 кГц.
С целью повышения пространственной разрешающей способности процедуры сбора данных при одномерном сканировании исследуемых образцов использовался следующий прием: сканирование осуществлялось с использованием частоты синхроимпульсов порядка 800-И000 Гц, при этом обеспечивался квазиравномерный режим движения образца, а частота запуска аналого-цифрового преобразования выбиралась существенно выше частоты синхроимпульсов шагового привода. В частности, наиболее часто использовался следующий режим сканирования и сбора данных: частота синхроимпульсов шагового привода - 1000 Гц, частота запуска АЦП -20 кГц, при этом достигается эффективное значение шага выборки данных 0.25 мкм. Для исследования составляющих флуктуационной компоненты интенсивности с различными состояниями линейной поляризации непосредственно перед диафрагмой ФЭУ может быть помещен поляризационный фильтр 7. В процессе сканирования осуществляется запись реализации детектируемого сигнала требуемого объема, по которой затем вычисляются значения статистических моментов флуктуационной компоненты интенсивности, а также ее структурная и корреляционная функции. Для исключения влияния участков трассы сканирования, соответствующих интервалам разгона и торможения сканирующего устройства, на результаты статистического и корреляционного анализа в процессе обработки производилась их отсечка. В результате предварительных испытаний сканирующего устройства с использованием описанных выше растровых эталонных объектов было установлено, что протяженность участков разгона-торможения до выхода на стационарный режим не превышает 60-5-70 шагов сканирования; при обработке реализаций сигнала величина отсекаемых начального и конечного участков составляла 100 шагов сканирования. После записи реализации сигнала вычислялась