Кафедра фізичних основ електронної техніки (ФОЕТ)
Постійний URI для цієї колекції
Перегляд
Останні подання
Публікація Микрополосковые планарные антенны с подложкой на основе металлодиэлектрических электромагнитных кристаллов(Вебер, 2009) Устьянцев, М. А.; Чурюмов, Г. И.Теоретически исследуется влияние подложки на основе металлодиэлектрических электромагнитных кристаллов на свойства микрополосковых планарных антенн. На примере трехмерного математического моделирования методом FDTD показано, что использование такой подложки значительно улучшает характеристики антенныПублікація Влияние источника питания на частотные искажения в магнетронах(Вебер, 2009) Чурюмов, Г. И.; Иванцов, В. П.; Старчевский, Ю. Л.; Экезли, А. И.; Сивоконь, К. В.В данном докладе представлены результаты экспериментальных исследований выходного спектра непрерывных низковольтных магнетронов K и Ku диапазонов. Исследован характер зависимости изменения частоты выходного сигнала магнетрона от параметров источника питания. Показаны пути уменьшения нестабильности частоты выходного сигнала магнетрона (менее чем 10-5).Публікація Electrodeless sulfur lamp on the basis of microwave excitation: estimation of spectral effectiveness of radiation for bio-objectsм(ХНУРЭ, 2018) Frolova, T. I.The paper considers a lighting system based on an electrodeless sulfur lamp with microwave excitation for bio-objects. As a result of the intensive development of new technologies in the field of lighting equipment (LED, HID lamps, and others) it is necessary to replace outdated lighting for a more energy-efficient one, by using new modern lamps of artificial radiation for biological objects (human, animals and plants). The parameters of optical radiation sources for different biological objects are different (for humans and some animals they are based on the sensitivity of the eye (photonic response curve), for plants – it is the photon flux density of photosynthetically active radiation (PAR) from 400 to 700 nm). High-pressure sodium lamps (HPSL) and metal halide lamps (MHL) are the most common among the artificial light sources used in greenhouses. However, at present, the most effective and promising are lighting systems based on LED lamps and the electrodeless sulfur lamp with microwave excitation. The latter is environmentally friendly (it does not contain mercury), with a high efficiency of PAR (72%) and durable (above 60,000 hrs.) Analysis of the spectral efficiency of radiation showed that the electrodeless sulfur lamp with microwave excitation has a high photosynthetic photon flux density (PPFD) (1440 μmol·s-1·m-2) in an optical range of 400-700 nm.Публікація Fiber-optic system for control of the orientation of objects in space(SPIE, 2023) Hnatenko, O. S.; Machekhin, Yu. P.; Bilichenko, V.; Zarytskyi, V.; Yaroslavskyy, Y.; Klimek, J.; Mussabekov, K.; Yeraliyeva, B.; Ormanbekova, A.This article illustrates a system for stabilizing objects in space based on integral fiber elements. The proposed system showed results commensurate with similar systems with a length of tens of kilometers of SMF-28 optical fiber, while using PANDA type optical fiber is only 200 m. In the work, a model of the system was developed and experimental studies of the response and angular velocity of the gyroscope were carried out.Публікація Application of Supercontinuum in Optical Gyroscopy(Sumy State University, 2023) Kurskoy, Yu. S.; Hnatenko, O. S.; Afanasieva, O. V.Робота присвячена вивченню проблеми використання лазерного випромінювання в режимі суперконтинууму у волоконно-оптичних гіроскопах. Для досягнення поставленої мети в роботі вирішувалися наступні завдання: описано фізику процесу вимірювання кутової швидкості об'єкта на основі ефекту Саньяка; проаналізовано фактори, що впливають на роздільну здатність гіроскопа. Ці фактори включають частковий шум, неминучий шум і шум через зворотне розсіювання у волокні, який можна мінімізувати за допомогою фотонно-кристалічних волокон і широкосмугового джерела випромінювання. В якості такого джерела пропонується використовувати оптичний суперконтинуум (оптичну гребінку). Завдяки надширокому спектру випромінювання, точності відтворення частоти, високій стабільності випромінювання та фемтосекундній тривалості імпульсу суперконтинуум вважається перспективним джерелом випромінювання в гіперспектральній спектроскопії та зображенні, томографії та інтерферометрії білого світла з низькою когерентністю. Проведено аналіз можливості використання оптичної гребінки в оптичній гіроскопії. Проведено математичне моделювання впливу характеристик оптичного волокна та параметрів суперконтинууму на чутливість волоконного гіроскопа. Результати роботи свідчать про перспективність подальших досліджень зі створення фотонно-кристалічного волоконно-оптичного гіроскопа з використанням лазерного випромінювання суперконтинууму. The work is devoted to the study of the problem of using laser radiation in the supercontinuum mode in fiber optical gyroscopes. To achieve this goal, the following tasks were solved in the work. The physics of the process of measuring the angular velocity of an object based on the Sagnac effect is described. The factors influencing the resolution of the gyroscope are analyzed. These factors include fractional noise, unavoidable noise, and noise due to backscatter in the fiber, which can be minimized by using photonic crystal fibers and a broadband radiation source. It is proposed to use an optical supercontinuum (optical comb) as such a source. Thanks to its ultra-wide radiation spectrum, precision frequency reproduction accuracy, high radiation stability and femtosecond pulse duration, supercontinuum is considered as a promising radiation source in ranging, hyperspectral spectroscopy and imaging, tomography, and low-coherence white light interferometry. In the work of Lpischan, the physics of the supercontinuum generation process, its main characteristics. An analysis of the possibility of using an optical comb in optical gyroscopy has been carried out. Mathematical modeling of the influence of optical fiber characteristics and supercontinuum parameters on the sensitivity of a fiber gyroscope was carried out. The results of the work indicate the promise of further research on the creation of a photonic crystal fiber-optic gyroscope using supercontinuum laser radiation.Публікація Threshold Conditions for 1-D Model of Laser with Partial Active Region(Sumy State University, 2024) Herasymov, S. S.; Hnatenko, O. S.; Dukhopelnykov, S. V.; Herasymova, D. O.У роботі розглянуто порогові умови для шаруватої плоскопаралельної моделі лазера, що складається з резонатора, заповненого підсилювальним матеріалом. Моди генерації можна розглядати як природні моди з чисто реальними частотами, іншими словами, як розв’язки рівнянь Максвелла без джерела випромінювання. Щоб дослідити частоти випромінювання, характерні для мод, і значення порогового індексу посилення, ми застосовуємо підхід лазерної задачі на власні значення. Використовуючи цей підхід, ми шукаємо згадані значення як компоненти двокомпонентних власних значень конкретної гармонійної у часі електромагнітної граничної задачі, де активна область представлена та характеризується уявною частиною показника заломлення матеріалу підсилення. Отримані результати пояснюють вплив вибору матеріалу посилення. Крім того, було отримано наближений вираз для підсилення на нормовану довжину хвилі для порогових мод і показано узгодження з траєкторіями мод генерації для відносної товщини активної області, що змінюється. Цей аналіз може бути корисним для оптимізації продуктивності лазера завдяки досягненню нижчого порогу, що веде до більшої вихідної потужності, і що є вирішальним, наприклад, для промислового та військового застосування лазерних пристроїв. The threshold conditions for a layered plane-parallel laser model consisting of a cavity filled with a gain material are considered in this work. The lasing modes can be viewed as natural modes with purely real-valued frequencies, in other words, the solutions of the source-free Maxwell equations. To investigate the mode-specific emission frequencies and the threshold gain index values, we apply the Lasing Eigenvalue Problem approach. By using this approach, we look for the mentioned values as the components of twocomponent eigenvalues of a specific time-harmonic electromagnetic boundary problem where the active region is presented and characterized by an imaginary part of the gain material refractive index. The obtained results clarify the effect of the gain material choice. Besides, the approximate expression for the gain per the normalized wavelength for the on-threshold modes was obtained and showed agreement with lasing mode trajectories for varying relative active region thickness. This analysis can be useful in the optimization of the laser performance due to achieving of lower threshold leading to larger output power which is crucial for e.g. industrial and military laser device applications.Публікація Технології машинного зору на основі перетворення Фур’є(ХНУРЕ, 2024) Лук’янов, Н. В.The key task of machine vision and artificial intelligence is the task of pattern recognition. One of the mathematical devices of machine vision is Fourier analysis. Its application to optical signals is fruitful due to the ability to correctly take into account the phase when describing optical oscillations in experimental setups with coherent light sources. As an example of a pattern recognition scheme based on the Fourier transform, the Van der Lugt filter is considered.Публікація Фотонно кристалічний хвилевід з гіротропними елементами(ХНУРЕ, 2024) Новицький, В. В.; Демиденко, Є. Є.This study investigates the influence of an external magnetic field on the dispersion properties and operational features of photonic-crystal waveguides composed of gyrotropic elements. Numerical simulations using the MEEP package for waveguide characterization and MIT Photonic Bands for analysis of the dispersion characteristics of the infinite photonic crystal reveal insights into the behavior of these structures under magnetic influence, elucidating fundamental principles for potential applications in photonics.Публікація Моделювання Бреггівского хвилеводу з анізотропними оболонками(ХНУРЕ, 2024) Новицький, В. В.; Демиденко, Є. Є.Two-dimensional model of the Bragg reflection waveguide with anisotropic claddings has been considered in this work. Anisotropic media with the tensorial permittivity or permeability are used for layer formation in cladding period. Numerical calculation results show possibilities for the effective control of Bragg reflection waveguide electrodynamic characteristics by means of permittivity/permeability tensor components changing. Spatial distributions of the electromagnetic field components are obtained for different regimes of Bragg reflection waveguide.Публікація Моделювання мікроструктурованого оптичного волокна(ХНУРЕ, 2024) Саєнко, Є. О.Two-dimensional model of the microstructured optical waveguide has been developed in this work. Circular microstructured holes arranged in a circularly oriented setting around the core in this model. Perfectly matсhed layer is used as boundary condition on the outer part of the optical fiber. Spatial distributions of the electromagnetic field components have been obtained using numerical method of finite elements. Simulations results allow investigate the electromagnetic energy localisation efficiency within the microstructured optical fiber core.Публікація Моделювання фотонно-кристалічного хвилеводу(ХНУРЕ, 2024) Кульбашник, М. О.The purpose of this work is to explain the principles and methodologies for numerical modeling of photonic crystal waveguides. It explores the fundamental properties, design considerations, and modeling techniques needed to understand and optimize the behavior of light in these nanostructured waveguides and different waveguide bends. Operation characteristics of the photonic crystal waveguide bend have been numerically calculated within the framework of two dimensional modelПублікація Design and Optimal Parameters of a Small-sized Diode-Pumped Nd:YAG Laser Setup(2023) Machekhin, Yu. P.; Herasymov, S. S.; Hnatenko, O. S.Дана стаття присвячена моделюванню, проектуванню та подальшій розробці практичної установки малогабаритного твердотільного лазера з середовищем посилення Nd:YAG та діодною накачкою. Твердотільні лазери існують близько 50 років і зазнали як позитивних, так і негативних аспектів під час своєї еволюції. Тим не менш, вони завжди займали важливе місце в багатьох галузях промисловості, наукових дослідженнях і повсякденній діяльності. На сьогоднішній день, такі пристрої широко використовуються та розвиваються в локації, виробництві, медицині та військовій техніці. Тому розробка та оптимізація їх структури залишається актуальною та важливою проблемою. Виявлено основні параметри компонентів компактного Nd:YAG лазера з діодною накачкою, які можуть бути реалізовані в конструкції далекоміра. Основні результати роботи. Розроблено та промодельовано Nd:YAG лазер з габаритними розмірами 350 x 25 x 25 мм; розміри лазерної активної головки 110 x 25 x 25 мм. Діодна накачка являє собою матрицю з шести діодів потужністю 90 Вт кожен, які працюють в імпульсному режимі тривалістю 250 нс. Резонатор складається з двох дзеркал, з коефіцієнтом відбиття на виході від 0,66 до 0,74. Активний елемент має довжину 72 мм. З такими параметрами лазера перший гігантський імпульс після початку накачування був досягнутий за 59 мкс, вихідна енергія 25 мДж і ефективність лазерної системи 22 %. Додатково генерувалися наступні імпульси випромінювання з інтервалом часу 4 мкс. Отримані в роботі результати дозволяють створити твердотільний лазер з діодною накачкою з енергією випромінювання на виході до 25 мДж і компактними розмірами резонатора близько 80 x 25 x 25 мм. This paper is dedicated to the modeling, design, and consequent construction of the practical setup of the small-size solid-state laser with Nd:YAG gain medium and the diode pumping. Solid-state lasers have been in existence for around 50 years and have experienced both positive and negative aspects during their evolution. Nevertheless, they have always held an essential position in numerous industries, scientific endeavors, and everyday activities. Nowadays, such devices are widely used and developed in location, manufacturing, medicine, and of course in military. Hence, the development and optimization of their structure remain a pertinent and important issue. The research reveals the basic component parameters for a compact Nd:YAG laser with diode pump, which can be implemented in the construction of range-finder. The main results of the work. Nd:YAG laser with overall dimensions of 350 x 25 x 25 mm was developed and modeled; the dimensions of the laser active head are 110 x25 x 25 mm. Diode pumping is a matrix of six diodes with a power of 90 W each, which operate in a pulse mode with a duration of 250 ns. The resonator consists of two mirrors, with an output reflectance from 0.66 to 0.74. The active element is 72 mm long. With these laser parameters, the first giant pulse after the start of pumping was achieved at 59 µs, an output energy of 25 mJ, and a laser system efficiency of 22 %. Additionally, the following radiation pulses were generated with a time interval of 4 µs. The results obtained in this work make it possible to create a diode-pumped solid-state laser with an output radiation energy of up to 25 mJ and have compact cavity dimensions of about 80 x 25 x 25 mm.Публікація Fibre-Optic Temperature Sensor Using Bragg Structure(2023) Kukhtin, S. М.; Hnatenko, O. S.Волоконно-оптичні сенсори зарекомендували себе як інноваційна та універсальна технологія вимірювання різних фізичних величин, таких як температура. Окрім цього, особливі властивості оптичних волокон, у деяких випадках, роблять волоконно-оптичне зондування єдино прийнятним вибором зважаючи на умови експлуатації, точність, можливість дистанційної роботи. У цій статті нами представлено простий волоконно-оптичний сенсор температури, що використовує відбиваючий елемент Брегга як чутливий елемент. Основна перевага запропонованого підходу полягає у використанні широко доступних недорогих телекомунікаційних компонентів, таких як РЗЗ лазер як джерело світла та широко доступні компоненти волоконної оптики. Ще однією перевагою датчика є методика вимірювання, яка не потребує оптичного спектрометра, чи інших точних оптичних вимірювань, таких як інтерферометрія. Показано, що реалізуючи різні бреггівські структури для чутливого елемента, можна змінювати оптичний відгук, таким чином досягаючи необхідних характеристик сенсора. Розрахунки для сенсорної головки Брегга представлені як для датчика вузького діапазону, придатного для медичного використання, так і для датчика температури з широким діапазоном вимірювань ΔT ~ 200 °C. Також ця стаття містить короткий огляд широко використовуваних волоконно-оптичних методів вимірювання температури, їх переваги та застосування. Fiber-optic sensing has established itself as an innovative and versatile measurement technology for various physical parameters, such as temperature. Moreover, particular properties of optical fibers, in some cases, make fiber-optic sensing only suitable choice due to operation conditions, precision and accuracy, possibility of remote operation. In this paper we present the simple fiber optic temperature sensor system that utilizes reflective Bragg element as a sensing head. The main advantage of the proposed approach relies on the use of widely available low-cost telecommunication devices, such as a DFB laser as a light source and commonly used fiber optics components. Another advantage of the sensor is measurement technique that doesn’t require optical spectrometer or other precise optical measurements such as interferometry. It is shown that by implementing various Bragg structures for the sensing element it is possible to alter optical response thus achieving required characteristics of the sensor. Calculations for Bragg structures are presented for both narrow range sensor suitable for medical use and wide range temperature sensor with ΔT 200 °C. In addition, this paper provides brief review of commonly used fiberoptic temperature sensing techniques, their advantages and application.Публікація Лазерні адитивні технології обробки матеріалів(ХНУРЕ, 2023) Білоусько, М. В.The application of laser additive technologies is considered. The degree of impact of laser radiation on the material depends on the size of the beam and the scanning speed. When a laser beam hits the surface of a material, some light is reflected, some is absorbed, and some may be transmitted, depending on the optical properties of the workpieceПублікація Фотонно-кристалічний біосенсор для вимірювання концентрації алкоголю в рідині(ХНУРЕ, 2023) Гонтаренко, І. Ю.Nowadays, the demand for biosensors that can detect physiological change by means of investigating samples containing bio ingredients has been increased tremendously. There are a variety of applications, such as in medical diagnostics, drug discovery, detection of pollutants and the food industry, in which these biosensors have found their commendable utilization. The photonic and plasmonic biosensors may also be efficiently used for the degradation of organic waste from water waste to make it reusableПублікація Високодобротні резонансні мікросистеми для біодетектування окремих молекул(ХНУРЕ, 2023) Герасимюк, М. В.Optical resonant biosensors with a highquality factor are considered. The advantages of various resonator circuits for use in biosensors are shown. Particular attention is paid to the configurations of biosensors that are capable of detecting individual micro- and nanoscale biological objects. The main physical mechanisms that can be used to increase the sensitivity of resonant biosensors are considered. Various tools for modeling biosensors based on optical nanocavities are discussedПублікація Голографічні технологіі збереження інформації(ХНУРЕ, 2023) Моруженко, Д. О.Голографія як технологія збереження інформації Голографія - це технологія зберігання інформації, яка використовує світлові хвилі для створення тривимірних зображень об'єктів. У той же час кожна частина зображення зберігається на іншому шарі світлочутливого матеріалу.Публікація Дослідження фокусувальних властивостей градієнтної лінзи люнебурга(ХНУРЕ, 2023) Цівінський, В. М.This work is devoted to investigation of the focusing properties of gradient Luneburg lens. The analysis of the gradient lens is performed using a three-dimensional computer model. Incidence of the light ray bundle on the gradient spherical lens is considered. Patterns of the ray trajectories are calculated at both outside and inside gradient lens. Effect of the focal shift parameter on trajectories pattern is investigated. Developed computer model can be used for investigation of different type of gradient lensesПублікація Діелектричні та метал-діелектричні багатошарові покриття для лазерної оптики(ХНУРЕ, 2023) Катасонов, Д. О.Dielectric and metal-dielectric multilayer coatings are considered. These coating use in science, medicine, industry and other fields. Especially they take their place in laser systems, quantum computers, and measuring devices. Such kind of coating allows to reduce reflection and increase light transmission through glass and other materialsПублікація Волоконно-оптичні датчики на основі брегівських решіток(ХНУРЕ, 2023) Яшин, М. В.The structure, principle of action and application are described. These sensors are capable of measuring a variety of physical parameters, such as temperature, strain, stress, pressure, etc., and they have found applications in many fields of industry, medicine, science, and ecology due to their advantages such as high measurement accuracy and the ability to work under high temperature conditions, moisture, aggressive environments and hard-to-reach places.