Вивчено можливість застосування явища поверхневого плазмон-поляритонного резонансу (ППР) в тонких шарах золота та срібла для створення фізичних та біологічних сенсорів. Визначено оптимальну оптичну схему лазерного збудження та реєстрації резонансних плазмонних коливань. Розроблено комп'ютерну модель залежності інтенсивності відбитого потоку лазерного випромінювання від кута падіння за умов ППР. Встановлено, що кутове положення мінімуму та форми кривої ППР сенсорів залежать від зовнішнього електричного потенціалу. Розглянуто можливість визначення комплексного коефіцієнта рефракції та геометричних параметрів досліджуваної структури. Проаналізовано вплив оптичних параметрів шаруватої структури на чутливість сенсора. Розроблено ППР-прилад "ПЛАЗМОН-4м" з автоматизованою системою калібрування в розширеному діапазоні кутів падіння лазерного променя, що дозволяє отримувати кількісні характеристики діелектричних констант та товщини середовища для широкого спектра досліджуваних матеріалів.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Досліджено непараксіальні лазерні поля в області фокальної площини. Знайдено точні скалярні розв'язання хвильового рівняння з використанням методу комплексного джерела - стоку. З використанням даних розв'язків в якості скалярних потенціалів Уітекера знайдено точні розв'язки рівнянь Максвелла, відповідні непараксіальним полям векторних пучків. Відзначено, що не всі непараксіальні пучки є структурно-стійкими утвореннями у фокальної площини. Відібрано пучки з модовим структурно-модовим складом, які здатні узгоджуватись з сингулярними модами оптичного волокна. На підставі аналізу структурно-стійких сингулярних пучків в околі вхідного торця оптичного волокна доведено, що структура полів непараксіального модового пучка та власних мод світловоду ідентичні. Відмінність між даними модами полягає у нерівності умов поширювання мод у вільному просторі та оптичному волокні. Вплив неоднорідності показника заломлення в середовищі оптичного волокна зведено до поправки скалярної частини сталої поширювання власних мод.

  Скачати повний текст

Досліджено особливості теоретичного опису генерації оптичного випромінювання у напівпровідникових лазерах на гетероструктурах з масивними та квантоворозмірними (КРС) активними шарами, взаємодії оптичного випромінювання з матеріалом активних і пасивних елементів високошвидкісних волоконно-оптичних систем (ВОС). Проведено теоретичні й експериментальні дослідження та створено нові методи опису динамічних процесів у режимі великого сигналу, що також включають нелінійні ефекти посилення й амплітудно-фазового зв'язку. Розвинуто нові уявлення про процеси переносу носіїв заряду в лазерній структурі та зміни характеру та тривалості процесів накопичення та захоплення носіїв в області квантової ями. Показано, що за умов накачки великим сигналом час накопичення заряду та коефіцієнт насичення посилення залежать від величини струму накачки. Вперше сформульовано числову динамічну дифузійну модель КРС лазера, у вигляді неоднорідної системи диференціальних рівнянь. Отримано нові результати, які більш точно відображають спостережені експериментально динамічні характеристики лазерів. Розроблено комплекс рішень щодо теоретичного опису фізичних процесів і спостережених характеристик волоконно-оптичних каналів, а також у мультиквантоворозмірних лазерах торцевого типу та поверхневого випромінювання з вертикальним резонатором.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Наведено результати досліджень стосовно створення каскадних термоелектричних охолоджувачів (ТЕО) для інтенсивних (локалізованих) і розподілених (планарних) об'єктів напівпровідникової оптоелектроніки. Розроблено нові модельні наближення, узагальнено методи й алгоритми розрахунку й оптимізації каскадних ТЕО, що враховують специфіку оптоелектронних застосувань. Досліджено різні конфігурації каскадних ТЕО, зокрема, відомі схеми послідовного та паралельного з'єднань каскадів та їх можливі комбінації щодо перспектив їх використання для охолодження різноманітних видів оптоелектронних елементів. Описано методи узгодження параметрів охолоджувачів з об'єктами охолодження.

  Скачати повний текст

Досліджено динаміку кутового моменту в збурених слабонапрямних оптичних волокнах. Отримано вирази для потоку кутового моменту довільної суперпозиції мод у слабонапрямних волокнах із довільним реальним профілем показника заломлення. Доведено теорему про кутовий момент суперпозиції мод. Запропоновано метод побудови та знайдено вигляд ефективного гамільтоніана спін-орбітальної взаємодії в слабонапрямних круглих, еліптичних і зігнутих волокнах. Визначено поляризаційні поправки до скалярної сталої поширення. Побудовано модель зігнутого волокна як ефективного прямого волокна зі збуреним профілем показника заломлення, яка одночасно враховує вплив геометричних факторів і фотопружності. Проаналізовано моди еліптичного та зігнутого волокна і радіуса кривизни. Досліджено конверсію спінового й орбітального кутового моменту в однорідному і неоднорідному оптичному вихорах, а також LP і CP-модах в еліптичних і зігнутих слабонапрямних волокнах із довільним профілем показника заломлення. Одержано рівняння безперервності із правою частиною для кутового моменту та класичного спінового (поляризаційного) лінійного моменту електромагнітного поля, а також рівняння зміни потоків кутового та спінового лінійного моментів крізь поперечний переріз волокна.

  Скачати повний текст

Розроблено вдосконалені математичні моделі, методичне та програмне забезпечення моделювання розповсюдження хвиль у волоконних світловодах (ВС) з урахуванням одночасної дії сукупності факторів впливу для розширення можливостей процесу проектування. Наведено узагальнену математичну модель волоконного світловода зі змінною діелектричною проникністю. Доведено збіжність різницевих схем апроксимації та оцінено їх похибку. Запропоновано підхід до розрахунку математичної моделі ВС із змінною діелектричною проникністю, що сприяє спрощенню моделювання шляхом програмної реалізації процесу розрахунку світлопропускних властивостей ВС. Розроблено модель врахування дії факторів впливу в оптичних параметрах ВС, а також способи опису математичних моделей факторів впливу у вигляді операторних рівнянь. Розглянуто систему моделювання ВС у полі дії факторів впливу, яка включає методику та програмне забезпечення для моделювання ВС, з певними геометричними, оптичними та механічними параметрами з урахуванням дії факторів впливу, методику та програмне забезпечення з метою автоматизації найбільш трудомістких процедур вибору параметрів ВС для досягнення характеристик світлопропускання.

  Скачати повний текст

Удосконалено метод вейвлет-перетворень для обробки сигналів у відкритих оптичних системах зв'язку, зокрема, у разі впливу шумових і зосереджених завад різних типів і за різних співвідношень сигнал/шум. Запропоновано новий метод побудови лазерної антенної решітки, яка у порівнянні з відомими має більш вузьку діаграму спрямованості лазерної системи за достатньо низького рівня бічного випромінювання, що забезпечує підвищення енергетики лінії. Вперше запропоновано використання просторово-часового доступу у відкритих оптичних системах зв'язку, що дозволяє забезпечувати багатостанційний доступ з багатьма кореспондентами. Розроблено новий метод аналізу якості вейвлет-обробки оптичних сигналів, заснований на зіставленні графічних фрагментів вейвлет-спектрограм.

  Скачати повний текст

Запропоновано нові конструкції фільтрів для видимої та інфрачервоної області спектра, а саме: смугові фільтри на основі нерівнотовщинних структур з тришаровими періодами та металодіелектричних структур; вузькосмугові фільтри, які складаються з п'яти шарів, а роздільний шар виконує роль підкладки, а також смугові фільтри, структура яких складається з інтерференційного дзеркала, обмеженого шарами діелектриків з високим показником заломлення. Розвинуто поняття вказівної функції, яку можна використати для прогнозування області високого пропускання (відбиття) у смугових багатошарових періодичних інтерференційних фільтрах без повного аналізу таких структур. Установлено аналітичний зв'язок між товщиною та показником заломлення матеріалів для синтезу фільтра, який складається з інтерференційного дзеркала, обмеженого шарами діелектриків з високим показником заломлення. Показано певні закономірності та зв'язки між структурними властивостями багатошарових систем та їх оптичними характеристиками (коефіцієнтами пропускання, відбиття та поглинання). Досліджено вплив втрат у шарах тонкоплівкових структур та їх оптичні характеристики.

  Скачати повний текст

Базуючись на новому підході до реалізації методу стратифікації, створено ефективний аналітично-числовий алгоритм розв'язання точних хвилевих рівнянь для аналізу електродинамічних характеристик одномодових оптичних хвилеводів. Запропонований алгоритм порівняно з існуючими алгоритмами, визначено, що він має більш високу точність розрахунку і є ефективнішим за умов його реалізації. Установлено, що в методі стратифікації спосіб апроксимації профілю показника заломлення (ППЗ) впливає на точність розрахунку значно більшою мірою, ніж вибір кількості шарів апроксимуючої моделі. Здійснено оцінку точності методу стратифікації для розрахунку дисперсійних характеристик оптичного хвилеводу з градієнтним ППЗ, яка передбачає знаходження дисперсійних характеристик багатошарової моделі оптичного хвилеводу за "вписаної" та "описаної" апроксимації його ППЗ. Виявлено зсув частоти відсікання основної моди в область додатних значень для одномодових волоконних світловодів зі складним ППЗ у разі від'ємного об'єму профілю. Одержано умову рівномірної компенсації дисперсії у широкій смузі частот, яку подано у наочній геометричній формі.

  Скачати повний текст

Дисертацію присвячено питанням використання аморфних гідрогенізованих вуглецевих плівок в якості просвітлюючих та захисних покриттів оптичних деталей УФ-вид. оптоелектроніки та ІЧ-оптики. В дисертації розроблено новий спосіб поліпшення експлуатаційних характеристик багатошарових просвітлюючих покриттів на основі фторидів барію та ітрію шляхом включення до їх складу а-С:Н плівок. На основі проведених досліджень методами КРС та ІЧ спектроскопії та Оже-спектрального аналізу вивчено залежність структурних характеристик алмазоподібних вуглецевих плівок від технологічних умов осадження. Отримані результати використано при дослідженні оптичних, оптоелектронних та діелектричних властивостей цих плівок. Вказано шляхи оптимізації оптичних характеристик а-С:Н плівок згідно конструктивних вимог до захисних просвітлюючих покриттів робочих поверхонь оптичних елементів при промисловому використанні.

  Скачати повний текст

Апробовано технологію контролю якості поверхонь кристалів. Практично реалізовано й апробовано поляризаційно-оптичний пристрій для визначення електрооптичних коефіцієнтів з вищою чутливістю та ширшим діапазоном вимірювань. Розроблено технологію оцінювання та покращання експлуатаційних характеристик п'єзоелектричних та електрооптичних пристроїв на базі вивчення анізотропії відповідних ефектів у їх кристалічних матеріалах. Розкрито конкурентноздатні алгоритми та пакети комп'ютерних програм для побудови даних поверхонь.

  Скачати повний текст

  Скачати повний текст

Досліджено поширення оптичних вихорів (ОВ) у періодично збурених слабоспрямовувальних оптичних волокнах. Визначено структуру вищих мод скручених сильно анізотропних і еліптичних волокон. Показано принципову можливість використання даного типу волокон для стійкої передачі з них лінійно та циркулярно поляризованих ОВ. Визначено вищі моди сильно анізотропного й ідеального волокна, яке обертається. Показано, що модами таких волокон можуть бути лінійно та циркулярно поляризовані ОВ. Досліджено поширення ОВ у навитих ідеальних, сильно анізотропних і еліптичних волокнах. Висвітлено можливість використання навитих волокон для стійкої передачі ОВ. Вивчено топологічні ефекти, які виникають за поширення полів із власним орбітальним кутовим моментом у неплоских траєкторіях. Досліджено поширення ОВ у скручених анізотропних і еліптичних волокнах із кроком скрутки порядку довжини хвилі. Теоретично продемонстровано можливість створення на базі таких волокон частотних і модових фільтрів ОВ, які пропускають і відбивають, а також модових конверторів і генераторів оптичних вихрів. Досліджено поширення та конверсію ОВ у довгоперіодичних і брегівських волокнах із гелікоїдальною серцевиною. Показано можливість реалізації у них моно-вихрового режиму, який забезпечує поширення тільки двох циркулярно поляризованих ОВ. Досліджено геометричне індукування динамічного спарювання мод із різним орбітальним кутовим моментом.

  Скачати повний текст

Досліджено проблему поширення надкоротких оптичних імпульсів у одномодових волоконних світоводах і солітонних трактах, вирішення якої зумовило дослідження та проектування високошвидкісних солітонних систем передачі на основі ліній зі змінною дисперсією з метою вдосконалення існуючих і створення перспективних транспортних мереж, побудованих за солітонними технологіями. Досліджено особливості поширення надкоротких оптичних імпульсів та розроблено методи врахування впливу дисперсії групової швидкості, фазової самомодуляції, нелінійних ефектів вищого порядку на параметри імпульсів. Запропоновано метод, який передбачає врахуванням ефектів дисперсії вищого порядку у разі поширення надкоротких імпульсів, зокрема, їх вплив на спотворення форми імпульсів. Наведено модель для відтворення нелінійного режиму поширення фундаментального солітону та солітонів вищих порядків у лініях зі сталою дисперсією. Розроблено математичну модель солітонних ліній зв'язку зі змінною дисперсією для фундаментальних солітонів і солітонів з дисперсійним управлінням, що враховує вплив втрат, дисперсійні та нелінійні ефекти вищих порядків оптичного волокна. Одержано аналітичне рівняння для Q-фактора солітонної системи з урахуванням шумів підсилювача, передавача та приймача. Запропоновано новий метод моделювання солітонних систем з використанням оцінки допустимого значення джитера Гордона - Хауса. Одержано узагальнені рівняння для оцінювання сумарного джитера солітонних імпульсів, зумовленого ефектами Гордона - Хауса, Рамана та дисперсії третього порядку. Це дозволяє для швидкісних систем передачі розраховувати довжини регенераційних ділянок, за яких сумарний джитер не перевищує допустимі значення.

  Скачати повний текст

Удосконалено інтерферометричні та поляризаційно-оптичні методи дослідження анізотропних кристалічних матеріалів. Розроблено універсальний підхід до аналізу анізотропії електрооптичного, фотопружного й акустооптичного ефектів у кристалах довільної симетрії, що базується на побудові й аналізі вказівних поверхонь, а також нову технологію покращання параметрів електро- та акустооптичних комірок. Проаналізовано й обрано експериментальні геометрії застосування вивчених кристалічних матеріалів, які забезпечують високу ефективність відповідних електро-, п'єзо- й акустооптичних пристроїв.

  Скачати повний текст

Розроблено метод синтезу волоконних світловодів (ВС) круглого поперечного перерізу на фіксованій частоті з використанням у якості висхідного ВС зі східчастим профілем показника заломлення. Обгрунтовано методику побудови спектральних функцій операторів, які описують хвильові процеси в ВС. Одержано та досліджено нові профілі показника заломлення ВС, що мають від'ємну або додатну ненульову дисперсію у заданому діапазоні довжин хвиль. Зазначено, що дані ВС використовуються під час виготовлення волокон для компенсації дисперсії у лініях зв'язку.

  Скачати повний текст