Диссертация (1102364)
Текст из файла
ÌÎÑÊÎÂÑÊÈÉ ÃÎÑÓÄÀÐÑÒÂÅÍÍÛÉ ÓÍÈÂÅÐÑÈÒÅÒèìåíè Ì. Â. ËÎÌÎÍÎÑÎÂÀÔÈÇÈ×ÅÑÊÈÉ ÔÀÊÓËÜÒÅÒÍà ïðàâàõ ðóêîïèñèÊîíäðàòüåâ Íèêèòà Ìèõàéëîâè÷Àíàëèç òåïëîâûõ øóìîâ â ìíîãîñëîéíûõäèýëåêòðè÷åñêèõ çåðêàëàõ èíòåðôåðîìåòðîâ èîïòè÷åñêèõ ìèêðîðåçîíàòîðàõÑïåöèàëüíîñòü 01.04.01 ïðèáîðû è ìåòîäû ýêñïåðèìåíòàëüíîé ôèçèêèÄèññåðòàöèÿ íà ñîèñêàíèå ó÷åíîé ñòåïåíèêàíäèäàòà ôèçèêî-ìàòåìàòè÷åñêèõ íàóêÍàó÷íûé ðóêîâîäèòåëü:ä.ô-ì.í., ïðîô. Ãîðîäåöêèé Ìèõàèë Ëåîíèäîâè÷Ìîñêâà 20152ÎãëàâëåíèåÂâåäåíèå150.1.
Àêòóàëüíîñòü òåìû . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .50.2. Öåëè ðàáîòû. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .60.3. Íàó÷íàÿ íîâèçíà . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .60.4. Ïðàêòè÷åñêàÿ öåííîñòü . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .70.5. Àïðîáàöèÿ ðàáîòû . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .70.6. Ïóáëèêàöèè . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .80.7. Îáú¼ì è ñòðóêòóðà ðàáîòû8. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Òåïëîâûå øóìû â ìíîãîñëîéíûõ çåðêàëàõ101.1. Ââåäåíèå . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .101.1.1. Ëàçåðíûå ãðàâèòàöèîííûå àíòåííû . . . . . . . . . . . . . .
. .101.1.2. Ïðîèñõîæäåíèå øóìîâ â òâ¼ðäîì òåëå . . . . . . . . . . . . . . .121.1.3. Øóìû ôàçû, ñâÿçàííûå ñ ôëóêòóàöèÿìè â çåðêàëå . . . . . . . . .131.1.4. Øóìû, ðàññìàòðèâàåìûå â äàííîé ðàáîòå . . . . . . . . . . . . .201.2. Îòðàæåíèå îò ìíîãîñëîéíîãî ïîêðûòèÿ .
. . . . . . . . . . . . . . . .221.2.1. Ïîêðûòèå ñ ôëóêòóàöèÿìè2. . . . . . . . . . . . . . . . . . .241.2.2. Áðîóíîâñêàÿ âåòâü øóìîâ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .281.2.3. Ñïåêòðàëüíàÿ ïëîòíîñòü øóìà . . . . . . . . . . . . . . . . . .331.3. Âàðèàíòû îïòèìèçàöèè .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .381.3.1. Äîïîëíèòåëüíûé êîððåêòèðóþùèé ñëîé . . . . . . . . . . . . .381.3.2. Êîððåêòèðóþùèé ñëîé âíóòðè ïîêðûòèÿ. . . . . . . . . . . . .391.3.3. Äâóñòîðîííåå è äâîéíîå çåðêàëî . . . . . . .
. . . . . . . . . .391.3.4. Èçìåíåíèå òîëùèí ñëî¼â. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .421.3.5. Îïòèìàëüíîå ïîêðûòèå . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .421.4. Èòîãè ãëàâû 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .46Äîáàâî÷íûå øóìû â ïëàâëåíîì êâàðöå472.1. Øóì êðèñòàëëèçàöèè (ðàññòåêëîâàíèÿ) .
. . . . . . . . . . . . . . . .472.1.1. Ñîáûòèå êðèñòàëëèçàöèè. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .49. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .512.1.3. Øóì ðàññòåêëîâàíèÿ â ïîäâåñàõ çåðêàë . . . . . . . . . . . . . .572.1.2. Ïðèáëèæ¼ííàÿ îöåíêà32.2. Øóìû âÿçêîñòè.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .582.2.1. Âÿçêîñòü. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .592.2.2. Ïðîòåêàíèå ïëàñòèí3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .612.2.3. Çàòóõàíèå çâóêà . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . .652.2.4. Ñïåêòðàëüíàÿ ïëîòíîñòü øóìà . . . . . . . . . . . . . . . . . .662.3. Èòîãè ãëàâû 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .67Øóìû â ýëåêòðîîïòè÷åñêèõ ìîäóëÿòîðàõ íà îñíîâå ìèêðîðåçîíàòîðîâ ñìîäàìè øåï÷óùåé ãàëåðåè693.1. Ââåäåíèå . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . .693.1.1. Ìîäû øåï÷óùåé ãàëåðåè. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .703.1.2. Øóìû â ÌÌØà . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .733.2. Ýëåêòðîîïòè÷åñêèå ìîäóëÿòîðû. . . . . . . . . . . . . . .
. . . . .773.2.1. Çàêîí ìîäóëÿöèè . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .793.2.2. Ýëåêòðîîïòè÷åñêîå âçàèìîäåéñòâèå . . . . . . . . . . . . . . . .853.2.3. Ìîäåëèðîâàíèå. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .903.3. Ìîäåëèðîâàíèå øóìîâ â ìèêðîðåçîíàòîðàõ è ìîäóëÿòîðàõ . . . . . . . . .993.3.1. Ôëóêòóàöèîííî-Äèññèïàöèîííàÿ Òåîðåìà â ýíåðãåòè÷åñêîé ôîðìóëèðîâêå Ëåâèíà. . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . .993.3.2. Øóìû îñöèëëÿòîðà è ìîäóëÿòîð . . . . . . . . . . . . . . . . . 1003.3.3. Òåðìîðåôðàêòèâíûé øóì â ÌÌØÃ. . . . . . . . . . . . . . . 1033.3.4. Áðîóíîâñêèå øóìû â ÌÌØÃ. . . . . . . . . . . . . . . .
. . 1043.3.5. Òåðìîóïðóãèé øóì â ÌÌØÃ. . . . . . . . . . . . . . . . . . 1073.3.6. Ýëåêòðîííûå ÑÂ× øóìû â ìîäóëÿòîðå . . . . . . . . . . . . . . 1073.3.7. ×óâñòâèòåëüíîñòü ìîäóëÿòîðà íà îñíîâå ÌÌØà . . . . . . . . . . 1093.4. Èòîãè ãëàâû 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111Çàêëþ÷åíèå3.5.
Îñíîâíûå ðåçóëüòàòû ðàáîòû113. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1133.6. Áëàãîäàðíîñòè . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114Ñïèñîê îáîçíà÷åíèé115Ñïèñîê îïóáëèêîâàííûõ ñòàòåé119Ëèòåðàòóðà1194Ïðèëîæåíèå129Ï.1. Ê ìåòîäó èìïåäàíñîâ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . 129Ï.2. Ê ðàñ÷¼òó øóìîâàîé äîáàâêè. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130Ï.2.1. Óïðîùåíèÿ äëÿ ÷åòâåðòüâîëíîâîãî îòðàæàòåëÿ . . . . . . . . . . . 131Ï.2.2. Ê ðàñ÷¼òó íåîäíîðîäíîãî øóìà â ïîêðûòèè. . . . . . . . . . . . 132Ï.2.3. Îöåíêà ñïåêòðàëüîé ïëîòíîñòè óïðóãèõ øóìîâ . . . . . . . . . . . 134Ï.2.4. Êîððåêòèðóþùèé ñëîé. . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . 136Ï.2.5. Ïîñëîéíàÿ êîìïåíñàöèÿ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137Ï.3. Ïðèìåíåíèå ÔÄÒ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139Ï.3.1. Ýíåðãåòè÷åñêîå ÔÄÒ è ïðîïóùåííûé øàã ðåøåíèÿ . .
. . . . . . . 141Ï.4. Ó÷¼ò ôîòîóïðóãîñòè. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143Ï.4.1. Ñïåêòðàëüíàÿ ïëîòíîñòü ïðè ó÷¼òå ôîòîóïðóãîñòèÏ.4.2. Ó÷¼ò ôîòîóïðóãîñòè ñ êîððåêòèóþùèì ñëîåì. . . . . . . . . 145. . . . . . . . . . . 146Ï.5. Ê ðàñ÷¼òó îïòèìàëüíîãî ïîêðûòèÿ . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . 148Ï.5.1. Îïòèìèçàöèÿ îòðàæåíèÿ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149Ï.5.2. Ôàçîâîå ñîîòíîøåíèå . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149Ï.5.3. Ê ðàçëîæåíèþ êîýôôèöèåíòà ïðîïóñêàíèÿ. . . . . . . . . . . . 150Ï.5.4. Ê îïðåäåëåíèþ ôàçû ïîñëå ñëîÿ . . . . . . . . . . . . . . . . . 151Ï.6. Ê îöåíêå èíòåãðàëîâ øóìà ðàññòåêëîâàíèÿÏ.6.1. Óêîðà÷èâàíèå çåðêàëà. . .
. . . . . . . . . . . . 152. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153Ï.6.2. Ñïåêòðàëüíàÿ ïëîòíîñòü øóìà . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154Ï.7. Ê îöåíêå àìïëèòóä ìîäóëÿöèè . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154Ï.7.1. Âûñøèå ãàðìîíèêè . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . 156Ï.8. Ê ôèíàëüíîìó ïðåîáðàçîâàíèþ êîýôôèöèåíòà ýëåêòðîîïòè÷åñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1585Ââåäåíèå0.1.Àêòóàëüíîñòü òåìûÑîâðåìåííàÿ íàóêà è òåõíèêà äâèæóòñÿ ïî ïóòè âñåîáùåé ìèíèàòþðèçàöèè è ïîâûøå-íèè òî÷íîñòè èçìåðåíèé. Ìåíüøèå ðàçìåðû èçó÷àåìûõ îáúåêòîâ, ïðèáîðîâ, ìåíüøèå äëèíûâîëí, ìåíüøèå âåëè÷èíû ñèãíàëîâ. Áîëüøîé èíòåðåñ ïðåäñòàâëÿþò èçìåðåíèÿ íà êâàíòîâîìóðîâíå. Öåëüþ ìíîãèõ èññëåäîâàòåëåé ÿâëÿåòñÿ ïðèãîòîâëåíèå è íàáëþäåíèå ìàêðîñêîïè÷åñêèõ òåë â êâàíòîâûõ ñîñòîÿíèÿõ.
Âñ¼ ýòî òðåáóåò òùàòåëüíîé ðàçðàáîòêè ïðèáîðîâ èïîäãîòîâêè ýêñïåðèìåíòîâ, òàê êàê ïðèâîäèò ê âîçðàñòàíèþ ðîëè ðàçëè÷íûõ øóìîâ.Íà ñåãîäíÿøíèé äåíü îäíèì èç ñàìûõ òî÷íûõ ôèçè÷åñêèõ ïðèáîðîâ ÿâëÿåòñÿ ëàçåðíàÿ ãðàâèòàöèîííàÿ îáñåðâàòîðèÿ (LIGO) [1]. Ãðàâèòàöèîííûå âîëíû íàñòîëüêî ìàëû, ÷òîíåñìîòðÿ íà èõ êîñâåííîå îáíàðóæåíèå â 1974, èõ ïðÿìîå äåòåêòèðîâàíèå íå ìîãëî ïðîèçîéòèäî íàñòîÿùåãî âðåìåíè â òå÷åíèå ýòîãî ãîäà Advanced LIGO âûøåë íà ïðîåêòíóþ ÷óâñòâèòåëüíîñòü, êîòîðîé äîëæíî áûòü, íàêîíåö, äîñòàòî÷íî [2, 3]. Äðóãèìè ñëîâàìè, äëÿ óñïåøíîãî ïðè¼ìà íåîáõîäèìî èçìåðÿòü îòíîñèòåëüíûå ñìåùåíèÿ ïðîáíûõ ìàññ íà óðîâíå 10−20ìåòðà.
Íàñòîëüêî âûñîêèå òðåáîâàíèÿ ê òî÷íîñòè ïðèâîäÿò ê òîìó, ÷òî äàæå áðîóíîâñêîåäâèæåíèå ÷àñòèö ïîâåðõíîñòè çåðêàëà ìåøàåò ýôôåêòèâíîé ðàáîòå ïðèáîðà. Ñóùåñòâóåòìíîæåñòâî èñòî÷íèêîâ äîïîëíèòåëüíûõ ïîìåõ [4], íî íà íàñòîÿùåå âðåìÿ îñíîâíûì ôàêòîðîì ñíèæàþùèì ÷óâñòâèòåëüíîñòü ÿâëÿþòñÿ òåïëîâûå ôëóêòóàöèè ïîêðûòèÿ è ïîäëîæêèçåðêàë.
Âàæíîé çàäà÷åé ÿâëÿåòñÿ òî÷íûé ðàñ÷¼ò è ïîèñê ïóòåé èõ ñíèæåíèÿ.Èñòî÷íèêè øóìîâ è ìåòîäû èõ ðàñ÷¼òîâ ìîãóò áûòü îäèíàêîâûìè äëÿ ðàçëè÷íûõ îïòè÷åñêèõ ïðèáîðîâ. Ôëóêòóàöèè â ñîðîêà êèëîãðàììîâûõ çåðêàëàõ LIGO è â ìèêðîñêîïè÷åñêèõ äèýëåêòðè÷åñêèõ ðåçîíàòîðàõ ìîãóò èìåòü îáùèå ïðè÷èíû. Ñåé÷àñ ïîÿâëÿåòñÿ ìíîæåñòâî íîâûõ îïòè÷åñêèõ èçìåðèòåëüíûõ ñèñòåì. Ìíîãèå ïðîðî÷àò â ñêîðîì âðåìåíè ïåðåõîäîò êëàññè÷åñêîé ýëåêòðîíèêè ê ôîòîíèêå êîãäà îñíîâíûì íîñèòåëåì ýíåðãèè è èíôîðìàöèè áóäåò ñâåòîâîå èçëó÷åíèå. Âîëîêîííî-îïòè÷åñêèå ëèíèè ïåðåäà÷è äàííûõ óæå àêòèâíîèñïîëüçóþòñÿ â ñèñòåìàõ ñâÿçè, òàê êàê ñïîñîáíûå ïåðåäàâàòü áîëüøèå ìàññèâû äàííûõñ ìåíüøèìè ïîòåðÿìè è ïðàêòè÷åñêè íåâîñïðèèì÷èâû ê ýëåêòðîìàãíèòíûì ïîëÿì. Ðàçâèòèå äàííîé îáëàñòè òðåáóåò ñîçäàíèÿ ýôôåêòèâíûõ óñòðîéñòâ ñîïðÿæåíèÿ ðàäèî ñèãíàëîâñ îïòè÷åñêèìè ýëåêòðîîïòè÷åñêèõ ìîäóëÿòîðîâ è îïòîýëåêòðîííûõ ãåíåðàòîðîâ. Ïåðñïåêòèâíûì áàçèñíûì ýëåìåíòîì äëÿ ýòèõ óñòðîéñòâ ÿâëÿþòñÿ íåëèíåéíûå ìèêðîðåçîíàòîðû ñìîäàìè òèïà øåï÷óùåé ãàëåðåè (ÌÌØÃ) [5, 6, 7, 8].
 ÷àñòíîñòè, èõ èñïîëüçîâàíèå ïîçâîëÿåò ïîëó÷àòü îïòè÷åñêèå ãðåá¼íêè èçëó÷åíèå, ñîñòîÿùåå èç î÷åíü áîëüøîãî ÷èñëà îòäåëüíûõ6ñïåêòðàëüíûõ ëèíèé, ðàâíîîòñòîÿùèõ äðóã îò äðóãà íà ôèêñèðîâàííóþ ÑÂ× èëè ðàäèî÷àñòîòó. Íåäàâíî áûëî ïîêàçàíî [9][A3], ÷òî íåñòàáèëüíîñòü â òàêèõ ãðåá¼íêàõ âîçíèêàåò íå âñëåäñòâèå êàêèõ-ëèáî ôóíäàìåíòàëüíûõ îãðàíè÷åíèé è ñ íåé ìîæíî áîðîòüñÿ.
Áîëåå òîãîýëåêòðè÷åñêèé ñèãíàë îò ïðÿìîãî äåòåêòèðîâàíèÿ òàêîé ãðåáåíêè ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé î÷åíü÷èñòûé ÑÂ×-ñèãíàë, íåîáõîäèìûé âî ìíîãèõ ïðèëîæåíèÿõ. Ïîýòîìó èññëåäîâàíèå øóìîâ âýòîé ñèñòåìå ïðåäñòàâëÿþò áîëüøîé èíòåðåñ.0.2.Öåëè ðàáîòû• Ïîñòðîåíèå ìåòîäà òî÷íîãî ðàñ÷¼òà ôàçîâîãî øóìà ìíîãîñëîéíûõ çåðêàë è ïîèñê ïóòèåãî ïîäàâëåíèÿ• Ïîèñê èñòî÷íèêîâ äîïîëíèòåëüíûõ øóìîâ â ìíîãîñëîéíûõ çåðêàëàõ• Ðàçðàáîòêà è îïòèìèçàöèÿ ÷óâñòâèòåëüíûõ ýëåêòðîîïòè÷åñêèõ ìîäóëÿòîðîâ íà îñíîâåÌÌØÕ Ðàñ÷¼ò øóìîâ â îïòè÷åñêèõ ìèêðîðåçîíàòîðàõ ñ ÌØÃ0.3.Íàó÷íàÿ íîâèçíàÐàññìîòðåíû êëàññè÷åñêèå èñòî÷íèêè øóìîâ â ìíîãîñëîéíûõ çåðêàëàõ è âûÿâëåí ôî-òîóïðóãèé øóì, íå ó÷èòûâàâøèéñÿ ðàíåå. Ðàçðàáîòàíû ìåòîäû ðàñ÷¼òà øóìîâ ñ ó÷¼òîìïðîíèêíîâåíèÿ ñâåòà â ãëóáü çåðêàëà è ïîêàçàíî, ÷òî ïîïðàâêà çà ñ÷¼ò èíòåðôåðåíöèè ââåðõíèõ ñëîÿõ çåðêàëà íå äîñòèãàåò 10%.
Íåîáû÷íûì îêàçàëîñü òî, ÷òî ýòà ïîïðàâêà èìååòîáðàòíûé çíàê (ò.å. ïðîèñõîäèò íåáîëüøîå ñàìîïîäàâëåíèå øóìà).Ïðîàíàëèçèðîâàíû ðàçëè÷íûå ìåòîäû ïîäàâëåíèÿ ôàçîâîãî øóìà â ìíîãîñëîéíûõ çåðêàëàõ. Ïîêàçàíî, ÷òî îáùåïðèíÿòîå óòâåðæäåíèå îá îïòèìàëüíîñòè ïîëóâîëíîâîé ñóììàðíîéòîëùèíû ïàð ñëî¼â â îáùåì ñëó÷àå íåâåðíî.Ïðåäëîæåíû è èññëåäîâàíû íîâûå âèäû øóìîâ êðèñòàëëèçàöèè (ðàññòåêëîâàíèÿ) èâÿçêîãî òðåíèÿ. Âïåðâûå ïðîèçâåäåíà îöåíêà ïëîòíîñòè ÷àñòîòû ñîáûòèé êðèñòàëëèçàöèè íàîñíîâå ëèòåðàòóðíûõ äàííûõ îá óêîðà÷èâàíèè ñòåðæíåé, ÷òî ïîçâîëèëî äàòü êîëè÷åñòâåííóþ îöåíêó øóìà ðàññòåêëîâàíèÿ â çåðêàëå è åãî ïîäâåñàõ.Èññëåäîâàíà âîçìîæíîñòü ïîñòðîåíèÿ ýëåêòðîîïòè÷åñêèõ ìîäóëÿòîðîâ íà îñíîâå ÌÌØà è ïîêàçàíà âîçìîæíîñòü îïòèìèçàöèè ýëåêòðîîïòè÷åñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ïóò¼ì âûáîðàôîðìû ðàäèî÷àñòîòíîãî ðåçîíàòîðà.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
