Введение к работе
Актуальность темы
Анализ научно-технических публикаций показывает, что проблема ыалинейно-оптического преобразования изображения из инфракрасной области в видимую чрезвычайно актуальна, прежде всего, из-за больших прикладных возможностей. Системы преобразования ннфакраенглх (ПК) изображений могут быть использованы для иеразрушающих исследований п контроля, для наблюдения за тепловыми объектами с самолетов и космоса, з лазерной локации, астрономии и т. д.
Наиболее разработанными для промышленного освоєння в настоящее время являются системы преобразования ПК изображения в видимое с использованием лазерной накачки. Однако, лазерные установки, используемые з этих системах, громоздки, что ограничивает их применение, а сами системы малоэффективны в случае преобразования изображения теплогых объектов с широким спектром, так как одновременно идет преобразование в пидимую область лишь небольшой части спектра. Существуют и другие трудности, связанные с использованием лазерной накачки для перевода ПК изображений в видимый диапазон. За счет когерентности лазерной накачки преобразованное изображение имеет пятнистую структуру. Уншрмше спектра и фокусировка накачки приводят к резкому ухудшению качества преобразования изображения. Это происходит, в основном потому, что в таких системах для пресбразова— ния широкополосного нелазерного расходящегося ПК излучения используют накачку, являющуюся определенной противопололеностью преобразуемому излучению, т. е. накачка является узкополосной, направленной. Такой способ преобразования приводит к заниженным характеристикам преобразователя.
В результате проведенных в диссертационной работе исследований было показапо, что возможно создание высокоэффективной нелинейно-оптической системы преобразования ПК изображения, d которой накачка была бы адекватной по отношению к преобразуемому излучению, т. е. была бы широкополосной, нелазерной и расходящейся. Роль такой пакач-кп может выполнять излучение обычного теплового источника.
Системы с накачкой от тепловых источников могут иметь малые размеры, быть удобными и простыми в эксплуатации н обладать характеристиками, сравнимыми с характеристиками систем с лазерной накачкой.
Не исключено, что системы с тепловой накачкой будут иметь улучшенные характеристики, а преобразованное изображение не должно иметь
гсої,іезрцчесг;нх мскажешш по срашшппэ с исходным инфракрасным.
Широкий спектр и большая угловая расходимость тепловой лакочкн уносят алачнтелыюе своеобразие в протекание процесса преобразования ШС іїасСраасспая в кеглияейпых кристаллах. В связи с этхш, исследовании с5г.&і;алерностеіі протекания процессов преобразования сicnjicicii ;:аг*гиі-к:ш я хііучегліе ясреяектне нслользоваяял таких систем является актуально;.; агдичей,
Огііє'їим, ч.о і; г.ісл'сі:гу начала работы автора исследования преейра-соваш;^ ПК песърг.люпия с тепловой пакачкой только начинались, игл было посияіцсцо несколько паучиых р:,бот, тогда как системам прсобрасо-вашш с лазерной ниі:ачко;ї - сотая рабрт. Естественно, что к ^го.му моме;иу не Cj-ii іСіБізало ответа на ?шогип актуальные вопрссід относительно снегом с їоплоїшй іянсачкоіі.
В то н:о время работа автора на могла происходить в ..а-юляцян сз исслодоланий в отой области. Поато.иу необходимые ссылки на смеясямс paGOTKS других amopoa приводятся ь 'сотвсгсгсутощих главах диесерта ции.
Цель работы
Исследование с-акоиомерностей протекания процессов преобразовг.нн: ИК пзсОрйіксчшу, с їьплоаоіі маначкоіі в ш)лішеішьіх"оітічесішх кристал лах.
Методы яселсдовашік
їїсгїічклсніїак цед«. достигается пугыд использования зксперяменталі isiiX :*5їодоа псеяед стопная (фотоэлектрической, фотографической н cut; ахы»о.< регистрацией пространственно-угловых и спектральных характ<
pi^Tij::: їїі.-аойра.їогіаяпого изображения).
іїаучиая іюшіаиа работы.
В диссертационной работе впервые проведение детальное нзучеш закономерностей преобразования ЮС изображения в нелинейных кри т&ллах е широкополосной расходящейся нелааернон накачкой.
-
Проседей акаднз сксктральзіош состава преобразованного в нелине. яых ептичеекш-; кристаллах сколлаїііаровациого широкополосного И излучения.
-
Рассчитаны и экспериментально исследованы спектры преобразова ного в кристалле іюдаїа лития сфокусированного ИК излучения.
-
Создана достаточно светосильная система преобразования, вперві
юведяна фотографическая регистрация ИК :г"*о5рпжеішл, преобрзэован-іго п видимый диапазон в пелнпзняом оптическом кристалле с широко-1Л0сным излучением накачки от объекта.
-
Впервые полуїепо преобразований ИК изображения в псліпіепішом шеталлс с накачкой широкополосным излучением от отдельного источ-іка.
-
Исследованы аавпенмостп эффективности преобразования от'мас-габа и положения ИК изображения в нелинейном кристалле.
6. Проанализированы энергетические характеристики рассматривае
те систем преобразования ИК изображения.
7. Выявлены характерные особенности испольоовання импульсной
плопой накачки.
-
Приведены оценки разрешающей способности данных систем преоб-зования.
-
Изучены физические возможности создания я практически реализо-пы: оптико-электронная система намерения температуры, пизуализатор илового изображения, инфракрасный микроскоп. '
Практическая ценность
Исследование указанных закономерностей позволило убедиться в п~>з-іжностн создания нелинейно-оптических приборов нового типа: прей -зователя теплового изображения, оптико-злектропноз" системы пзмере-я температуры ИК-объектов с визуализацией теплового изображения, фракрасного микроскопа.
В отличие от аналогичных приборов с лазерной пагсачяой в раоработан-d: устройствах отсутствуют искажения геометрических размеров нзо-ажвппя по сравнению" с исходным инфракрасный.
Внедрение результатов.
Результаты работы использованы в разработках ГОИ имени С. И. вклопа (г. Ленинград) для создания быстродействующей тепловизион-й техники, применяемой для изучения тепловых процессов в рязлнч-!х объектах.
Апробация результатов
Основные рез', льтгты работы доложены и обсуждены на:
- Ш Всесоюзной у шфереицип «Использование современных фпзнчес-
х методов в нер путающих исследованиях и контроле», 1987,
Хабаровск;
XXXV научно-техвкческой конференции, 1987, г. Хабароск, ХабИИЖТ;
XXXVI научно-технической конференции, 1989, г. Хабаровск, ХабИИЖТ;
ХШ Международной конференции по когерентной, и нелинейной оптике, 1983, г. Минск;
- научно-техническом семинаре по вопросам тешювнзнонной техники
при ГОИ имени С. И. Вавилова, 1989, г. Ленинград;
-Kooj- їшационном сопете по прикладной физике при ДВНЦ, 1990, г. Владивосток;
- Ноуччо-техническом семинаре при Институте теплофизики СОАН,
1992, г. Новосибирск;
- XXXVIII Всероссийской научно-технической конференции, 1993,
г. Хабаровск.
Публикации
По результам, исследований опубликовано 18 работ. Материалы д «есер тациошюй работы отражены в двух научно-исследовательских отчі гах.
Объем работы
Диссертация состоит--из введения, четырех глав, заключении, синею литературы. Работа содержит 120 страниц машинописного текста, 4І рисунков и список литературы из 114 наименований.
-
Цпет преобразованного немонохроматического широкополосно! изображения определяете}! типом взаимодействия световых лучей в кри< талле, углом поворота кристалла, угловой апертурой фокусированы^ лучей, а при использовании ое - е и ое - о взаимодействий зависит о? тнг поляризации воли накачки.
-
Максимальная эффективность преобразования с нелазерной нем нохромагпческой накачкой реализуется, если геометрические р.г змер ИК изображении и нелинейном оптическом кристалле рапмь: размера исследуемого объекта.
-
Неизменность {отсутствие трансформації») /і.'шетричеекіїх размері преобразованного изображения по сравнению с инфракрасным обеепеч :»>іется при использовании системы преобразования с сооелммн нуччл:.
(>
накачки її ПК излучения.
