Автореферат (1025114), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Казань;на I, II и V всероссийских конференциях по фотонике и информационнойоптике, г. Москва, НИЯУ МИФИ 2012, 2013, 2016 гг.;10-й и 11-й международном форуме «Оптические системы и технологии —OPTICS-EXPO» в 2014-2015 гг., г. Москва;Digital Holography & 3-D Imaging Meeting, Imaging 2015, Shanghai China.Макетныеобразцыголографическихколлиматорныхприцелов,реализованные методами, описанными в диссертационной работе, получилизолотые медали на различных международных выставках и салонах в 2007-2009 гг. вБрюсселе (Бельгия), в Нюрнберге (Германия), в Женеве (Швейцария), в Сеуле(Республика Корея), неоднократно представлялись на международных выставках«Интерполитех» (г.
Москва, 2013-2015 гг.), на международном военно-техническомфоруме «Армия-2015».3Публикации. Основные научные результаты диссертационной работыопубликованы в 31 публикации общим объёмом 6,3 п.л., в том числе в 14 статьях,опубликованных в журналах, входящих в Перечень ВАК РФ. На разработанныеспособы и схемы построения голографических коллиматорных прицелов полученысемь патентов РФ.Структура и объем диссертации.
Диссертация состоит из введения, трехглав, заключения, списка цитируемой литературы, включающего ссылок инаименований. Общий объем работы изложен на 110 страницах машинописноготекста, включая 71 рисунок и 21 таблицу, список литературы включает 61библиографическое описание.ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении обоснована актуальность темы диссертационного исследования,поставлена цель работы и сформулированы основные задачи для ее достижения,отмечены объект и предмет исследования, определены научная новизна ипрактическая значимость полученных результатов, выделены основные научныеположения, выносимые на защиту, приведены сведения об апробации работы ипубликациях, охарактеризованы структура и объем диссертации.В первой главе посвящен анализу применения голограммных оптическихэлементов в голографических коллиматорных прицелах и существующих способовкомпенсации смещения углового положения изображения прицельного знака отлинии визирования.Приведена классификация, тенденции развития и сравнительный анализоптических систем голографических коллиматорных прицелов для стрелковогооружия и систем ближнего боя.
Эти прицелы, как правило, включаютполупроводниковый лазерный диод, используемый в качестве источника света,объектив, коллимирующий излучение источника, компенсатор на основе одного илинескольких ГОЭ и изображающую голограмму, формирующую мнимоеизображение прицельного знака.Известно, что при изменении температуры окружающей среды происходитизменение длины волны света, излучаемого лазером, что приводит к угловомусмещению изображения прицельного знака от линии визирования. Например, дляшироко используемых в таких прицелах лазерных диодов фирмы Thorlabs приизменении температуры окружающей среды в диапазоне -40…+85 °С длина волныизлучения изменяется на ±21 нм, что приводит на расстоянии 50 м к вертикальномусмещению прицельного знака до 1,5 м.Анализ научных и патентных публикаций показывает, что для устраненияэтого недостатка в прицел устанавливается ахроматизирующая система в видедифракционной решетки или комбинация призм с дифракционной решеткой,обеспечивающая стабильность положения наблюдаемого изображения прицельногознака при температурных изменениях длины волны излучения источника света.Кроме того, стабилизация изображения прицельного знака может осуществляться спомощью отражающей дифракционной решетки, на которую направляетсясформированный с помощью коллимирующего зеркала луч, что позволяет4сформировать для считывания с ГОЭ пучок лазерного излучения с требуемымипараметрами.
Недостатками этих устройств являются отсутствие элементовкомпенсации хроматических аберраций и системы стабилизации прицельного знакашироком диапазоне изменения длины волны источника излучения, наличие спеклшума в изображении прицельного знака, возможность демаскировки стрелка из-заподсветки цели непродифрагировавшей частью пучка восстанавливающегоголограмму излучения, большое количество входящих в состав прицела оптическихэлементов.Было показано, что в составе ГКП основным элементом, решающим задачукомпенсации углового ухода положения прицельного знака, восстановленного сголограммного оптического элемента, является оптический компонент, называемыйдалее в работе компенсатором.
На рис. 1 приведена структурно-функциональнаясхема ГКП с компенсатором на основе многокомпонентных ГОЭ.Результаты проведенного анализа позволили разработать метод компенсацииуглового ухода положения изображения прицельного знака в расширенномдиапазоне изменения длин волн источников лазерного и оптического излучения, чтопозволяет разработать оптические системы ГКП с компенсаторами на основемногокомпонентных ГОЭ различных типов, а также создать ряд макетных образцовголографических коллиматорных прицелов с несмещаемым прицельным знаком.Внешняя средаОбъектив…ИсточникизлученияГлазстрелкаКомпенсатор наоснове ГОЭЭлектронный блокМеханизмы юстировкиБлокпитанияРис. 1 Структурно-функциональная схема ГКП, содержащая компенсатор на основеГОЭЦель и задачи исследования были поставлены с учетом необходимостирешения выявленных проблем на основе анализа научной литературы,описывающей последние достижения в развитии построения оптических схемголографических коллиматорных прицелов и способов компенсации углового уходаизображения прицельного знака от линии визирования.
Оригинальный способрасчета голограммных компенсаторов открывает возможность инновационнойразработки оптических систем ГКП, работающие как с лазерными, так и соптическими источниками излучения.5Вторая глава диссертационной работы посвящена разработке методарасчета оптимальных параметров геометрического расположения ГОЭ различноготипа, а также созданию функциональных оптических схем ГКП с компенсаторамина их основе.Изображение прицельного знака, формируемое с помощью голографическогоприцела, располагается на значительном удалении от ГОЭ, с помощью которого оносоздаётся. В первом приближении можно считать изображение удалённым набесконечность, а световые пучки, формирующие каждую точку изображения, пучками с плоским волновым фронтом.
В соответствии с этим структураголограммы прицельного знака, полученной на ГОЭ, представляет собойсуперпозицию интерференционных картин, создаваемых при наложении плоскойопорной волны и плоских объектных волн, соответствующих разным точкамизображения прицельного знака.При считывании изображения с полученной голограммы процессформирования восстановленной объектной волны можно разделить на два этапа. Напервом этапе происходит рассеяние считывающей световой волны нанеоднородностях регистрирующей среды носителя голограммы, созданных при еёзаписи. Эти неоднородности соответствуют максимумам и минимумам записаннойинтерференционной картины.
На втором этапе происходит интерференция всехрассеянных неоднородностями голограммы волн, в результате чего и создаетсясчитанное изображение.В главе рассмотрены процессы восстановления объектной волны с ГОЭ,полученного при наложении двух плоских волн на различные типыголографических носителей. В том числе показано, что для тонких пропускающихГОЭ с периодом записанной на голограмму интерференционной картины d и углепадения считывающего луча α изменение направления распространения считанноголуча β определяется соотношением.При реальных величинах сдвига длины волны (эта величина составляетприблизительно 30 нм от λ =650 нм) угловое смещение считанного луча составляетприблизительно 0,05 радиан, т.е.
3°. При этом заметных изменений амплитудысветового поля продифрагировавшей волны не происходит, так как величина ∆βзначительно меньше ширины диаграммы рассеяния света на отдельной линии.Кроме того, в главе рассмотрены особенности дифракции света на трехмерныхпропускающих голограммах (рис. 2, а) и показано, что при получении голограммына носитель с конечной толщиной светочувствительного слоя необходимоучитывать тот факт, что интерференционная картина записывается не только наповерхности слоя, но и в объёме светочувствительной среды.
В результатесоздаваемые неоднородности приобретают форму страт, пронизывающих всютолщину светочувствительного слоя и расположенных вдоль биссектрисы угламежду опорным и объектным лучами.При считывании такой голограммы каждая такая полоска работает, какзеркальце, от которого свет при считывании отражается в соответствии с законом6зеркального отражения. Ширина диаграммы направленности отраженного лучаопределяется правилами дифракции плоской волны на апертуре страты, истановится тем меньше, чем больше длина страты вдоль биссектрисы.В этом случае изменение углового положения продифрагировавшего луча приизменении длины волны на ±10 нанометров от 635 нм составляет ±0,85°, чтоприводит к уменьшению амплитуды поля волны до 0,996 от максимума.а)б)Рис.
2 Функциональные схемы получения трехмерного пропускающего (а) иотражающего (б) ГОЭ.Также в главе исследована особенность получения отражающих трехмерныхГОЭ, в которых страты, формирующиеся при получении голограммы,располагаются так, что угол между ними и поверхностью голограммы невелик. Всоответствии с этим длина страт гораздо больше, чем у пропускающих голограмм, аследствием этого является существенное уменьшение дифракционной расходимостиотраженных от страт лучей и, соответственно, уменьшение допустимого отклоненияпродифрагировавшего луча при изменении длины волны света.В этом случае отклонение луча, сформированного голограммой, приизменении длины волны на ±10 нм составляет ±0,848° - такую же величину, как и упропускающей голограммы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
