Акустооптический формирователь светового импульса для измерения параметров фотоприемников

The paper emphasizes that intensive utilization of the optical range increases the need for the development of new optoelectronic devices. Accordingly, there is a growth in the need for effective methods and tools to study photoelectric properties of semiconductor materials, including photo-detectors.In the paper we have analyzed the well-known methods and tools for measuring the photo-detector parameters, defined the restrictions in their applications, and proved that it is relevant to create a measuring system, the parameters of which are easily adapted to the study of photoelectric characteristics of a wide range of semiconductor materials, including photo-detectors.The scheme and principle of operation of the acousto-optic processor and the features of the photo-elastic effect are discussed, and it is proved that they can be used to form a light pulse of required duration and power. The expressions obtained for calculating the response at the acousto-optic processor output enable us to estimate separately the effects of time of crossing the optical beam by the elastic wave packet and the photo-detector inertia.The capability to determine the time of crossing the optical beam by the elastic wave packet and taking it into account as a device error has been substantiated. The proposed formulas have been tested and by numerical analysis based on the datasheet specifications of the FD-24K photodiode, the effectiveness of the obtained expressions has been convincingly proven.The inertia parameters of a particular sample of the FD-24K photodiode are experimentally studied. The emphasis is upon measuring the rise time of the transient response of the object under study. The exact rise time value of the transient response of the experimental FD-24K sample was approximately 7 μs, which is less than that indicated (≤10 μs) in the product certificate. In real life, such a measurement is necessary when selecting the photodiode pairs with identical parameters.By comparing the results of numerical analysis and experimental studies, it has been convincingly proven that the features of the photo-elastic effect can be used to construct a light pulse shaper with the required parameters.Отмечено, что интенсивное освоение оптического диапазона усиливает необходимость разработки новых оптоэлектронных приборов. Соответственно возрастает потребность в эффективных методах и средствах исследования фотоэлектрических свойств полупроводниковых материалов, в том числе фотоприемников.Проанализированы известные методы и средства измерения параметров фотоприемников, указаны ограничения в их применениях и доказана актуальность создания измерительной системы, параметры которого легко адаптируются к исследованию фотоэлектрических характеристик широкого спектра полупроводниковых материалов, в том числе фотоприемников.Рассмотрена схема и принцип функционирования акустооптического процессора, обсуждены особенности фотоупругого эффекта и доказана возможность их использования для формирования светового импульса с нужной длительностью и мощностью. Получены выражения для вычисления отклика на выходе акустооптического процессора, позволяющие в отдельности оценивать влияния времени пересечения оптического пучка упругим волновым пакетом и инерционности фотоприемника. Обоснована возможность определения времени пересечения оптического пучка упругим волновым пакетом и учета его как приборную погрешность. Предложенные формулы апробированы и путем численного анализа на основе паспортных данных фотодиода ФД-24К убедительно доказано действенность полученных выражений.Экспериментально исследованы параметры инерционности конкретного образца фотодиода ФД-24К. Основное внимание уделено на измерение времени нарастания переходной характеристики объекта исследования. Точное значение времени нарастания переходной характеристики экспериментального образца ФД-24К составило, примерно, 7 мкс, что меньше указанного (≤10 мкс) в паспорте изделия. На практике такое измерение необходимо при подборе фотодиодных пар с идентичными параметрами.Путем сопоставления результатов численного анализа и экспериментальных исследований убедительно доказано, что особенности фотоупругого эффекта могут быть использованы для построения формирователя световых импульсов с необходимыми параметрами

Исследование взаимной корреляции временных и частотных характеристик акустооптической линии задержки

The paper discusses the potentialities of an acousto-optic delay line (AODL) in the context of processing broadband analog signals in the time domain. Describes the AOD scheme and the principle of operation. A general theory of the response formation at the device output with an amplitude-modulated input signal has been developed. An expression for the signal at the output of the photo detector is obtained to determine the transient, pulse, and amplitude-frequency characteristics of the AODL. The equations for the transient, impulse, and amplitude-frequency characteristics are numerically simulated for a specific AODL sample. The appropriate graphs and specific values of individual parameters, such as rise time, duration of acousto-optic interaction, and cutoff frequency show the calculation results.To verify the results of theoretical studies, a number of experiments were carried out on the AODL model, which was implemented on an acousto-optic modulator made on a glassy photo-elastic material of the TF-7 type. The center frequency of the acousto-optic modulator is 80 MHz. A semiconductor laser with a wavelength of 0.63 μm was used as a light source. The results of experimental studies are discussed in the context of the results of theoretical studies. It is shown that with a rectangular input action, using the response parameters at the AODL output, it is possible to calculate its cutoff frequency and, accordingly, the bandwidth.A static and dynamic analysis of the cross-correlation of the transient, impulse and amplitude-frequency characteristics of the AODL has been carried out. The static analysis was based on the results of numerical modeling and experimental research. It was found that in the operating frequency range, the cross-correlation of the transient, impulse and amplitude-frequency characteristics of the AODL is performed with the accuracy of calculations in the Mathcad environment. For a dynamic analysis of the cross-correlation of the transient and impulse characteristics, a unit jump was applied to the AODL input. The appropriate output response is calculated using the transient and impulse response equations. The studies show their complete mutual correlation.Потенциальные возможности акустооптической линии задержки (АОЛЗ) обсуждены в контексте обработки широкополосных аналоговых сигналов во временной области. Приведено описание схемы и принципа работы АОЛЗ. Разработана общая теория формирования отклика на выходе устройства при амплитудно-модулированном входном сигнале. Для сигнала на выходе фотоприемного устройства получено выражение, которое затем использовано для определения переходной, импульсной и амплитудно-частотной характеристик АОЛЗ. Уравнения для переходной, импульсной и амплитудно-частотной характеристик численно моделированы для конкретного образца АОЛЗ. Результаты вычислений представлены соответствующими графиками и конкретными значениями отдельных параметров, таких как: время нарастания, длительность акустооптического взаимодействия и частота среза.Для верификации результатов теоретических исследований проведены ряд экспериментальных работ на макете АОЛЗ, которая реализована на акустооптическом модуляторе, выполненном на стеклообразном фотоупругом материале типа ТФ-7.  Центральная частота акустооптического модулятора равна 80 МГц. В качестве источника света использован полупроводниковый лазер с длиной волны 0,63 мкм. Результаты экспериментальных исследований обсуждены в контексте результатов теоретических исследований. Показано, что при прямоугольном входном воздействии по параметрам отклика на выходе АОЛЗ можно вычислить ее частоту среза, и соответственно полосу пропускания.Проведен статический и динамический анализ взаимной корреляции переходной, импульсной и амплитудно-частотной характеристик АОЛЗ. Статический анализ осуществлен на основе результатов численного моделирования и экспериментальных исследований. Установлено, что в рабочем диапазоне частот взаимная корреляция переходной, импульсной и амплитудно-частотной характеристик АОЛЗ выполняется с точностью расчетов в среде Mathcad. Для динамического анализа взаимной корреляции переходной и импульсной характеристик на вход АОЛЗ подан единичный скачок. Соответствующий выходной отклик вычислен с помощью уравнений для переходной и импульсной характеристик. Показана их полная взаимная корреляция между собой

Спектрально-временной анализатор радиоимпульсов

Reducing the detection time and measuring the parameters of unknown radio signals in the uncertainty range is an important scientific and technical problem. In the context of solving this problem, spectral-time analysis is considered the most promising. Known publications for this purpose use a scanned heterodyne beam or cross phase modulation in a highly non-linear fiber to transfer the spectrum of the radio signal to the optical range, where real-time analysis is carried out using parametric time-spectrum analyzer technology. Obviously, in both cases, the measuring instruments used are rather complicated both in manufacturing and in adjustment.In the context of solving this problem, Bragg diffraction has a high potential. In this case, the laser radiation is split into several light beams using opaque and semitransparent mirrors, which cross the aperture of the acousto-optic modulator (AOM) at different distances from the electro-acoustic transducer at different Bragg angles. The number of light beams is chosen equal to the number of subranges. This configuration makes it possible to implement Bragg diffraction modes at different frequencies. As a result, a frequency-dependent delay of video pulses is realized at the output of the analyzer. In other words, a radio pulse with a certain carrier frequency at the input corresponds to a video pulse with a certain time delay at the output of the analyzer. Thus, due to the use of the features of Bragg diffraction, a fast spectral-temporal analysis of radio pulses in a given frequency range is provided. At the same time, AOM is a broadband device with a large time aperture. The time aperture can reach several tens of microseconds. Consequently, it is possible to organize a large number of reception channels and conduct spectral-temporal analysis of radio pulses in a sufficiently wide frequency band.Сокращение времени обнаружения и измерение параметров неизвестных радиоизлучений в диапазоне неопределенности является важной научно-технической задачей. В контексте решения данной задачи спектрально-временной анализ считается наиболее перспективным.  В известных публикациях для этой цели используют сканируемый гетеродинный луч или перекрестную фазовую модуляцию в высоко-нелинейном волокне для переноса спектра радиосигнала в оптический диапазон, где осуществляется анализ в реальном масштабе времени с помощью технологии параметрического спектрально-временного анализатора. Очевидно, что в обеих случаях используемые средства измерения достаточно сложны как в изготовлении, так и в наладке.В контексте решения указанной проблемы дифракция Брэгга обладает высоким потенциалом. При этом излучение лазера с помощью непрозрачного и полупрозрачных зеркал расщепляется на нескольких световых пучков, которые пересекают апертуру акустооптического модулятора (АОМ) на различных расстояниях от электроакустического преобразователя под различными углами Брэгга. Количество световых пучков выбирается равное числу поддиапазонов. Такая конфигурация позволяет реализовать режимы дифракции Брэгга на различных частотах. В результате реализуется частотно-зависимая задержка видеоимпульсов на выходе анализатора. Другими словами, радиоимпульсу с определенной несущей частотой на входе соответствует видеоимпульс с определенной временной задержкой на выходе анализатора. Таким образом благодаря использованию особенностей дифракции Брэгга обеспечивается быстрый спектрально-временной анализ радиоимпульсов в заданном диапазоне частот. В то же время АОМ является широкополосным устройством и с большой временной апертурой. Временная апертура может достигать нескольких десятков микросекунд. Следовательно, можно организовать большое число каналов приема и проводить спектрально-временной анализ радиоимпульсов в достаточно широкой полосе частот

Jurassic to Cenozoic Magmatic and Geodynamic Evolution of the Eastern Pontides and Caucasus Belts, and Their Relationship With the Eastern Black Sea Basin Opening

The magmatic arcs of the Eastern Pontides and Lesser Caucasus lie in continuation from one another. A comparison of the subduction related magmatic rocks outcropping throughout this segment of the Northern Tethyan belt exhibits chronological disparities, questioning the common subduction history of the Eastern Pontides and the Lesser Caucasus regions. New data and observations including geochronological and geochemical data, relative to subduction to collision related magmatic rocks argues a novel paleogeographic reconstruction illustrating Mesozoic and Cenozoic evolution of this region. Jurassic to Early Cretaceous arc magmatism runs mainly from the Sochi-Ritsa/Bechasyn regions (Greater Caucasus) towards the south-east to the Alaverdi region and further into the Lesser Caucasus. Late Cretaceous and Cenozoic arc magmatism is evidenced throughout the Eastern Pontides extending through the Bolnisi region to the Lesser Caucasus arc. East to west, Jurassic to Early Cretaceous and Late Cretaceous to Cenozoic portions of arc split to the north and south of the Eastern Black Sea, respectively. Throughout Cretaceous subduction, this segment of the magmatic arc of the Southern Eurasian margin was torn in two due to the oblique opening of the Eastern Black Sea as a back- to intra-arc basin, from west to east. This reconstitution implies that the Jurassic-Early Cretaceous subduction related magmatic rocks of the Greater Caucasus are remnant potions of the Eastern Pontides and Lesser Caucasus arcs. This infers the emplacement of subduction to collision related magmatic rocks throughout the Mesozoic and Cenozoic along the entire Southern Eurasian margin is solely due to a single long-lasting north-dipping subduction