eng
Выпуск #6/2010
В.Дмитриев
Международная научно-практическая конференция «Прикладная оптоэлектроника»
Международная научно-практическая конференция «Прикладная оптоэлектроника»
Просмотры: 5396
Стратегия развития ОАО «Вологодский оптико-механический завод» (ВОМЗ) направлена на масштабную модернизацию производства и международную кооперацию. Открытие лицензионного производства французских тепловизионных камер «Катрин ФС», применяемых в прицельных комплексах «ЭССА» и «ПЛИСА» для танков Т-90 и Т-80, – это совместный проект ВОМЗ с фирмой Thales – мировым лидером в аэрокосмической промышленности. Именно поэтому в мае 2010 года завод совместно с французской компанией Thales провел научно-практическую конференцию «Прикладная оптоэлектроника».
Проведение конференции поддержали Министерство промышленности и торговли РФ, ФГУП «Рособоронэкспорт», правительство Вологодской области и Посольство Франции в России. В мероприятии, проходившем в год, объявленный годом Франции в России и России во Франции, приняли участие около 100 российских и французских специалистов. Конференция работала в прекрасно оборудованном выставочном комплексе «Русский дом». Было представлено около 40 докладов, восемь из них обсуждены на пленарном заседании. Кроме того, работали три секции:
• Оптика, оптические материалы и технологии (председатель – директор ФГУП "НПК "ГОИ им. С.И.Вавилова" В.А.Тупиков).
• Оптоэлектроника (председатели – директор ФГУП «НПО «Орион» А.М.Филачёв и руководитель французской фирмы Cryo M.Папушо (М.Papuchon).
• Лазерная техника (председатель – директор ФГУП «НИИ «Полюс» им. М.Ф.Стельмаха» А.А.Казаков).
Конференция открылась выступлениями двух заместителей руководителя Оргкомитета конференции M.Папушо и А.Филачёва, в которых было отмечено начало и развитие тесных научно-технических связей между Россией и Францией в области оптоэлектроники, в частности, между ВОМЗ и французской фирмой Thales. Начальник Департамента обычных вооружений, боеприпасов и спецхимии Минпромторга РФ А.Потапов обратил внимание на необходимость формирования новых научных школ и направлений в таком наукоемком направлении, как оптоэлектроника. Очень важными в этой связи являются научно-технические связи между Россией и Францией, которые необходимо развивать, стремясь к организации новых совместных проектов. С приветственным словом выступил также заместитель руководителя «Рособоронэкспорта» И.Севастьянов, который передал от руководства и коллектива этой организации пожелание успешной работы конференции и скорейшей разработки новой экспортно-ориентированной продукции. Председатель Оргкомитета директор Вологодского оптико-механического завода А.Коршунов отметил, что проведение столь представительной конференции на вологодской земле является весьма важным и ответственным мероприятием. В его организацию большой вклад внесли правительство Вологодской области, «Рособоронэкспорт», французская фирма Thales. Директор ВОМЗ подчеркнул необходимость быстрого внедрения научных результатов в практику и пожелал всем участникам успешной работы на конференции.
Пленарное заседание начал профессор Д.Фукс из французской Высшей политехнической школы (Париж) докладом, в котором было представлено состояние дел по проекту создания лазера с предельными значениями мощности и интенсивности (10-ПВт лазер «Apollon – 10 PW», завершение работ Франции по этому проекту – 2012 год), а также по европейскому проекту Extreme Light Infrastructure (ELI), который будет реализован на трех платформах – в Румынии, Венгрии и Чехии (пиковая мощность создаваемых источников излучения – 10–50 ПВт, длительность импульса – 16 фс). Четвертая платформа – на 200 ПВт – будет реализована позднее. С помощью таких лазеров можно вести исследования частиц, ускоренных до ультрарелятивистских скоростей, а также изучать применения сверхмощных ультракоротких лазерных импульсов. Здесь возможны такие уникальные эффекты, как генерация высших (с весьма высокими порядками) оптических гармоник, сокращение длительностей импульсов до субфемтосекундного (аттосекундного) диапазона, генерация излучения сверхбольших интенсивностей – до 1024 Вт/см2 (более высокие плотности мощности будут достигнуты при запуске 200-ПВт лазера). На сегодняшний день имеются следующие параметры лазера: 150 Дж, 15 фс, 1024 Вт/см2.
В следующем пленарном докладе директора ФГУП «НИИ «Полюс» А.Казакова были рассмотрены вопросы состояния и развития лазерных информационных систем для специальных применений:
• эволюция лазерных дальномеров – от простейших измерителей дальностей до комплексных систем, включающих ТВ-канал, GPS-приемник, лазерный гирокомпас, прибор ночного видения, специальный вычислитель и т.п.;
• эффективное применение полупроводниковых лазеров, позволяющее существенно снизить массо-габаритные параметры лазерных систем;
• лазерные целеуказатели;
• лазерные гироскопы и системы управления на их основе;
• лазерные системы контроля за движением автотранспорта;
• интегрированные спутниково-навигационные лазерно-гироскопические системы для гражданской авиации;
• лазерные системы контроля маневров локомотивов, разработанные в интересах РЖД;
• лазерные медицинские установки для терапии и диагностики;
• лазерные системы для строительства;
• антитеррористические лазерные системы, в том числе для обнаружения взрывчатых и наркотических веществ.
В пленарном докладе Ф.Триболе, представителя фирмы SOFRADIR (Франция) обсуждались новые поколения охлаждаемых и неохлаждаемых быстродействующих ИК-детекторов. Такие детекторы основаны на улучшенной HgCdTe-технологии и позволяют детектировать очень низкие уровни ИК-излучения. Начав в 1998 году с шага (пикселя) матрицы детекторов в 45 мкм, к 2010 году фирмы SOFRADIR и ULIS достигли размера 13 мкм (в 2008 году было 17 мкм) при общем числе пикселей до 1 млн. В неохлаждаемом ИК-детекторе XGA с пикселем 17 мкм достигнуто температурное шумовое разрешение (NETD) в 40 мК при динамическом диапазоне 500оС. Интересным и перспективным прибором является ИК-детектор Jupiter на базе HgCdTe с числом элементов 1280×1024, шагом (пикселем) 15 мкм, работающий при температуре 110 К. Отмечалась перспективность использования лавинных фотодиодов (к концу 2009 года были созданы ИК-детекторы на базе таких фотодиодов с форматами 320×240 и 640х480 с встроенным АЦП на 14 разрядов). Разработаны также двухполосные детекторы с пикселем менее 20 мкм с форматом VGA (спектральные диапазоны 3–5 мкм и вблизи 8 мкм) и шумовым разрешением 15–20 мК.
В пленарном докладе заместителя директора по науке ФГУП "НПО "Орион" В.Пономаренко рассматривались состояние и последние результаты развития базовых технологий отечественной ИК-фотоэлектроники: ИК-материалов, твердотельных фотопреобразователей, многоспектральных и быстродействующих приборов для ИК- и УФ-диапазонов. Были представлены основные тенденции развития фотопреобразователей на основе твердых растворов InGaAs и HgCdTe для нетепловой области ночного свечения атмосферы (1–2 мкм) и матричных ФПУ на базе InGaAs/ InP, матриц на базе HgCdTe и InSb для областей спектра 3–5 мкм и 8–12 мкм с числом элементов от 2–96 до 384×288 и матричных формирователей тепловизионного сигнала на их основе, в том числе двухспектральной ТВ-камеры 256×256. Обсуждались также свойства УФ-фотоприемников на основе GaP, GaAs, GaPAs для диапазонов вплоть до 0,2 мкм. Была отмечена основная проблема развития обсуждаемой техники – слабость отечественного рынка ИК-фотопреобразователей, отсутствие спроса на них. Докладчик подчеркнул, что остро необходимым сейчас является закрепление созданных технологических заделов в федеральных целевых программах, восстановление и развитие отечественного материаловедения.
Институт физики полупроводников им. А.Ржанова СО РАН (Новосибирск) представил в пленарном докладе С.Дворецкий. Доклад был посвящен применению гетероэпитаксиальных структур (ГЭС) теллуридов Cd и Hg (CdZnTe,CdHgTe), выращиваемых по технологии молекулярно-лучевой эпитаксии. На их базе разработаны охлаждаемые ИК ФПУ второго поколения (320×256 и 288×4) для диапазонов 3–5 мкм и 8–12 мкм при Т=80К при шумовом разрешении (NETD) в диапазоне 9–25 мК. Были рассмотрены преимущества и недостатки как самих материалов ГЭС, так и различных технологий их получения, отмечена необходимость глубокого изучения всех сопутствующих физико-химических процессов.
Пленарный доклад, зачитанный от имени Ф.Лефевра и П.Бурдона (Франция, отделение DOTA компании ONERA), содержал результаты новейших исследований, проведенных в Отделении теоретической и прикладной оптики этой компании в области систем для обзора обстановки и обеспечения безопасности, а также оборудования для защиты в диапазоне от УФ до дальнего ИК. Основные направления исследований – моделирование прохождения оптического излучения в атмосфере Земли, изучение характеристик детекторов и лазерных источников излучения, расчеты оптических систем, обработка сигналов. Такой широкий фронт исследований позволяет использовать системный подход для решения задач дальнего обнаружения. Компания ONERA выполняет ряд важных оборонных задач, она имеет восемь лабораторий в Европе с общей численностью работающих около 2000 человек.
Государственный оптический институт (ГОИ) им. С.И.Вавилова представил пленарный доклад «Приоритетные направления развития оптической науки» (докладчик – заместитель директора по науке НПК «ГОИ им. С.И.Вавилова» Г.Герасимов). В нем обсуждались последние инновационные достижения института в области оптоэлектроники. Важное место среди них занимают космическая оптика (телескопы диаметром до 1 м, оптические материалы для них и т.п.), высокоточные системы пространственной ориентации для спецобъектов, освоение новых и малоизученных областей спектра (вакуумный УФ и терагерцовый диапазон), весьма перспективных для практических применений. Большое внимание уделено разработке энергосберегающих нанотехнологий, в том числе для сбора солнечной энергии, и других направлений в области нанотехнологий. Крайне трудным для исследований, как известно, является ВУФ-диапазон (10–200 нм), в котором очень непросто создать сам источник излучения. В ГОИ разработан целый ряд источников спонтанного вакуумного УФ, не имеющих аналогов в мировой практике. Выходная мощность таких источников – до 10 мВт в непрерывном режиме.
Компания Thales (Франция) представила пленарный доклад «Искусственные материалы для нелинейной оптики» (докладчик Е.Лальер, лаборатория исследований и технологий), в котором основное внимание было уделено созданию кристаллов, обладающих «квазисинхронизмом» для нелинейного преобразования частоты лазерного излучения в среднем ИК-диапазоне. Такие кристаллы представляют собой толстые слои GaAs на периодически-ориентированных GaAs-подложках. В лаборатории исследуются параметрические генераторы света (ПГС) на периодически-поляризованных кристаллах Mg:LiNbO3, RTA, LNS и др., обращение волнового фронта на базе BРMБ и т.п. Здесь обращено серьезное внимание на перспективность ПГС для контроля окружающей среды, медицины, спектроскопии и специальных применений. В докладе были рассмотрены различные методы реализации квазисинхронизма в GaAs, в том числе волноводные (период решетки доменов составляет 60–100 мкм). Получены высокие средние мощности излучения порядка 3 Вт от ПГС (на GaAs на частоте 40 кГц с дифференциальным КПД до 62%). Развиваются также работы по генераторам разностных частот с преобразованием в ИК-, миллиметровый и субмиллиметровый диапазоны.
На секции №1 «Оптика, оптические материалы и технологии» были заслушаны шесть докладов. Институт автоматики и электрометрии СО РАН (Новосибирск) представил доклад (А.Полещук) о методах и средствах интерференционного контроля поверхностей свободной формы, в том числе асферических, на основе компьютерно-синтезированных голограмм. Речь идет в первую очередь о контроле формы асферических, сферических и любых других поверхностей большого (8–10 м) размера с точностью до 2–5 нм, причем дистанционно (с расстояния более 15 м). Были приведены результаты успешного практического применения разработанных методов и аппаратуры для контроля главных асферических зеркал ряда больших телескопов (в Чили, США, ЮАР и др.).
В докладе В.Дмитриева (НИИ «Полюс» им. М.Ф. Стельмаха) рассмотрено применение методов адаптивной оптики в оптико-электронных системах. Посольку сообщение носило общеознакомительный характер, в нем были комплексно отражены основные методы коррекции искажений волнового фронта, внесенных оптическим трактом (лазерными усилителями, турбулентной атмосферой и т.п.), а именно: методы апертурного зондирования и метод фазового сопряжения или обращения волнового фронта (ОВФ). Было обращено внимание на перспективы использования для ОВФ «нелинейных» зеркал на базе трех- и четырехволновых взаимодействий световых волн в нелинейных кристаллах с квадратичной и кубичной нелинейностями, соответственно, а также на базе вынужденного рассеяния Мандельштама-Бриллюэна.
Доклад главного оптика Красногорского завода им. С.А.Зверева Б.Сеника был посвящен физико-химическим особенностям монолитного соединения оптических элементов. Этот метод, известный как метод глубокого оптического контакта, или химическая сварка, применяется в оптико-электронных приборах и комплексах, работающих в экстремальных условиях. Доклад носил технологический характер, в нем были рассмотрены физико-химические процессы, характерные для основных этапов получения оптического контакта.
Вопросы производства высокоапертурных оптических элементов на Лыткаринском заводе оптического стекла (ЛЗОС) были рассмотрены в докладе главного оптика завода М.Абдулкадырова. Такие элементы широко используются при создании крупных телескопов и линзовых объектов для спецприменений. Обсуждались детали технологии формообразования таких элементов и применение для этих целей автоматизированных комплексов. С использованием таких комплексов на ЛЗОС обрабатываются оптические элементы диаметром до 400 см с шероховатостью (RMS) 0,01–0,03λ (λ=632,8 нм), уже изготовлено более сотни крупногабаритных зеркал телескопов для целого ряда стран Европы, Азии и Америки. Ведутся активные работы по созданию составных (адаптивных) многосегментных зеркал с эффективным диаметром 550 см, многие изделия ЛЗОС в этой области не имеют мировых аналогов.
В докладе начальника НТК НПО «ГИПО» (Казань) А.Лукина излагались принципы и особенности новых технологий формообразования асферических поверхностей с использованием прецизионного асферического инструмента и алмазного микроточения с технологическим и аттестационным контролем на базе синтезированных голограмм в качестве компенсаторов искажений волнового фронта.
Доклад В.Павловой, заместителя директора НПК «ГОИ им. С.И.Вавилова» был посвящен цифровой обработке изображений, например, в телевизионном и тепловизионном каналах, каждый из которых несет свою информацию. Цифровая обработка дает возможность создать комплексное изображение, позволяет осуществить распознавание объектов и выделение нужных их фрагментов устранением лишней информации (дым, туманы и пр.). Эти же методы применяются и для коррекции изображений, для обработки изображений, полученных при различных ракурсах съемки, для определения подлинности банкнот, распознавания и идентификации подписей, печатей, отпечатков пальцев, фотографий лица человека, автоматического сопровождения объектов по изображению цели и другие приложения. Из стендовых материалов этой секции можно отметить два доклада Б.Сеника (Красногорский завод им. С.А.Зверева) – по вопросам повышения оптических и эксплуатационных параметров покрытий и по физико-химическим особенностям получения соединений методом глубокого оптического контакта, а также сообщение В.Азаровой (НИИ «Полюс» им. М.Ф.Стельмаха) по проблемам метрологии прецизионных поверхностей, тонких пленок и лазерных зеркал.
Секция №2 «Оптоэлектроника» объединила шесть докладов. В сообщении Д.Долфин (компания Thales, Франция) обсуждались новые подходы к проблеме улучшения характеристик оптико-электронных систем обнаружения и распознавания. Первый подход состоит в использовании двухчастотных перестраиваемых по частоте лазеров, что позволяет одновременно определять дальность, скорость и форму (контур) цели. Второй подход состоит в использовании многоволнового импульсного ПГС в качестве излучателя и многоспектральной поляриметрической приемной системы. Отмечается, что такая система позволяет выявить многие ранее скрытые детали изображения, например, выделить изображения поверхностных мин.
ФГУП «НПО «Орион» (начальник НТЦ К.Болтарь) представил доклад по матричным (256×256 элементов) фотоприемным устройствам (МФПУ) второго поколения на диапазоны 3–5 и 8–12 мкм с параметрами, близкими к теоретическому пределу. МФПУ поставляются в унифицированных вакуумных криостатируемых корпусах с встроенной микрокриогенной системой охлаждения.
В докладе Ф.Триболе (компания SOFRADIR, Франция) сообщалось о последних разработках этой фирмы в области охлаждаемых ИК-детекторов на базе HgCdTe с размером пикселя 15 мкм и форматами от 384×288 до 1280×1024. Отмечается, что такие матрицы позволяют получить тепловые изображения с четкостью вплоть до сверхвысокого ТВ-формата (HDTV).
Определению шумовых характеристик ИК-матриц и измерительной техники для определения параметров тепловизионных приборов были посвящены доклады ФГУП "ПО "УОМЗ" (филиал "Урал-Геофизика", нач. отдела Ю.Виницкий) и ФГУП "НПО "ГИПО" (гл. метролог В.Курт).
С докладами из «НПО «ОРИОН» и фирмы SOFRADIR перекликался доклад В.Васильева из Института физики полупроводников СО РАН (Новосибирск), посвященный ИК-ФПУ второго поколения на базе ИК-материалов типа HgCdFe/CdZnTe/GaAs. Представленные ФПУ являются линейчатыми (288×4) и охлаждаются до 78К. Рассмотрены технологические особенности выращивания структур для подобных ФПУ. Проблемы создания эффективных тепловизионных приборов обсуждали также на стендовых докладах.
На секции №3 «Лазерная техника» большой интерес вызвал доклад Д.Левайана (Thales Optronique, Франция) по широкому спектру предлагаемых этой фирмой лазеров для разнообразных применений (в том числе военных) – от наносекундных миллиджоулевых лазеров до установок с петаваттными мощностями. О создании в ФГУП «НИИ «Полюс» нового поколения унифицированных модулей мощных импульсных полупроводниковых лазеров ЛПИ-122 для различных систем управления сообщил начальник отделения полупроводниковых лазеров В.А.Симаков. Лазер ЛПИ-122 является последней разработкой отделения и обладает средней мощностью импульса не менее 20 Вт, частотой повторения 30 кГц, наработкой 1011 импульсов, что существенно выше параметров серийных лазеров и позволяет применить ЛПИ-122 в новейших системах управления в изделиях спецтехники. Доклад начальника НПК А.Шестакова (ФГУП «НИИ «Полюс») был посвящен разработке эффективных твердотельных лазеров ближнего ИК-диапазона с полупроводниковой накачкой. Созданы мощный импульсный лазер с энергией 1 Дж (1064 нм) и 0,4 Дж (532 нм, вторая гармоника), квазинепрерывные лазеры на YAG:Nd и YVO4:Nd с выходной средней мощностью до 100 Вт при частоте повторения до 50 кГц, «микрочип»-лазеры с генерацией сверхкоротких импульсов на длинах волн 946 и 1064 нм. Обсуждались технологические аспекты создания таких лазеров.
О создании в НПП «Инжект» (Саратов) наборных решеток мощных лазерных диодов для накачки твердотельных лазеров и применений в обработке материалов сообщалось в докладе генерального директора НПП Г.Микаеляна и его заместителя С.Соколова. Аспектам серийного изготовления малогабаритных твердотельных моноимпульсных лазеров для лазерных дальномеров был посвящен доклад от Вологодского оптико-механического завода (докладчик О.Сизов). Здесь разработан и серийно выпускается излучатель на кристалле калий-гадолиниевого вольфрамата (КГВ) с неодимом (3×50 мм) с энергией 20 мДж при длительности 10–15 нс. Кристаллы КГВ с неодимом генерируют излучение на длинах волн 1067 и 1351 нм, имеется возможность генерации на λ=1538 нм на эффекте ВКР. Обсуждались достоинства и недостатки замены традиционно используемых в лазерных дальномерах кристаллов АИГ и ГСГГ на КГВ.
В докладе А.Минеева (ИОФ АН им. А.М.Прохорова) обсуждались проблемы создания эффективных компактных планарных СО2- и СО-лазеров с ВЧ-накачкой для новых ИК-систем. Получена генерация с мощностью 55 Вт в диапазоне 5,3–6,0 мкм с КПД ~10% в непрерывном режиме и средней мощностью ~ 600 Вт в частотно-импульсном режиме при частоте повторения импульсов 1000 Гц.
Научно-практическая конференция «Прикладная оптоэлектроника» в Вологде прошла на весьма высоком научно-практическом и организационном уровне. Конференция показала, что отечественная оптоэлектроника живет и развивается, однако ее прогрессу мешает ряд технологических и финансово-организационных проблем, требующих решения на государственном уровне. В связи с этим крайне желательна срочная реализация подготовленной ФГУП «НПО «Орион» Федеральной целевой программы по развитию оптоэлектроники на ближайшие годы. Руководство ВОМЗ в лице генерального директора А.Коршунова и сотрудники ВОМЗ провели впечатляющую работу по подготовке и проведению конференции и сделали все, чтобы ее участники могли плодотворно и эффективно работать: прекрасная организация заседаний и возможность посетить замечательные исторические места Вологодчины – Ферапонтовский и Кирилло-Белозерский монастыри, Вологодский кремль, а также Музей деревянного зодчества. ❍
• Оптика, оптические материалы и технологии (председатель – директор ФГУП "НПК "ГОИ им. С.И.Вавилова" В.А.Тупиков).
• Оптоэлектроника (председатели – директор ФГУП «НПО «Орион» А.М.Филачёв и руководитель французской фирмы Cryo M.Папушо (М.Papuchon).
• Лазерная техника (председатель – директор ФГУП «НИИ «Полюс» им. М.Ф.Стельмаха» А.А.Казаков).
Конференция открылась выступлениями двух заместителей руководителя Оргкомитета конференции M.Папушо и А.Филачёва, в которых было отмечено начало и развитие тесных научно-технических связей между Россией и Францией в области оптоэлектроники, в частности, между ВОМЗ и французской фирмой Thales. Начальник Департамента обычных вооружений, боеприпасов и спецхимии Минпромторга РФ А.Потапов обратил внимание на необходимость формирования новых научных школ и направлений в таком наукоемком направлении, как оптоэлектроника. Очень важными в этой связи являются научно-технические связи между Россией и Францией, которые необходимо развивать, стремясь к организации новых совместных проектов. С приветственным словом выступил также заместитель руководителя «Рособоронэкспорта» И.Севастьянов, который передал от руководства и коллектива этой организации пожелание успешной работы конференции и скорейшей разработки новой экспортно-ориентированной продукции. Председатель Оргкомитета директор Вологодского оптико-механического завода А.Коршунов отметил, что проведение столь представительной конференции на вологодской земле является весьма важным и ответственным мероприятием. В его организацию большой вклад внесли правительство Вологодской области, «Рособоронэкспорт», французская фирма Thales. Директор ВОМЗ подчеркнул необходимость быстрого внедрения научных результатов в практику и пожелал всем участникам успешной работы на конференции.
Пленарное заседание начал профессор Д.Фукс из французской Высшей политехнической школы (Париж) докладом, в котором было представлено состояние дел по проекту создания лазера с предельными значениями мощности и интенсивности (10-ПВт лазер «Apollon – 10 PW», завершение работ Франции по этому проекту – 2012 год), а также по европейскому проекту Extreme Light Infrastructure (ELI), который будет реализован на трех платформах – в Румынии, Венгрии и Чехии (пиковая мощность создаваемых источников излучения – 10–50 ПВт, длительность импульса – 16 фс). Четвертая платформа – на 200 ПВт – будет реализована позднее. С помощью таких лазеров можно вести исследования частиц, ускоренных до ультрарелятивистских скоростей, а также изучать применения сверхмощных ультракоротких лазерных импульсов. Здесь возможны такие уникальные эффекты, как генерация высших (с весьма высокими порядками) оптических гармоник, сокращение длительностей импульсов до субфемтосекундного (аттосекундного) диапазона, генерация излучения сверхбольших интенсивностей – до 1024 Вт/см2 (более высокие плотности мощности будут достигнуты при запуске 200-ПВт лазера). На сегодняшний день имеются следующие параметры лазера: 150 Дж, 15 фс, 1024 Вт/см2.
В следующем пленарном докладе директора ФГУП «НИИ «Полюс» А.Казакова были рассмотрены вопросы состояния и развития лазерных информационных систем для специальных применений:
• эволюция лазерных дальномеров – от простейших измерителей дальностей до комплексных систем, включающих ТВ-канал, GPS-приемник, лазерный гирокомпас, прибор ночного видения, специальный вычислитель и т.п.;
• эффективное применение полупроводниковых лазеров, позволяющее существенно снизить массо-габаритные параметры лазерных систем;
• лазерные целеуказатели;
• лазерные гироскопы и системы управления на их основе;
• лазерные системы контроля за движением автотранспорта;
• интегрированные спутниково-навигационные лазерно-гироскопические системы для гражданской авиации;
• лазерные системы контроля маневров локомотивов, разработанные в интересах РЖД;
• лазерные медицинские установки для терапии и диагностики;
• лазерные системы для строительства;
• антитеррористические лазерные системы, в том числе для обнаружения взрывчатых и наркотических веществ.
В пленарном докладе Ф.Триболе, представителя фирмы SOFRADIR (Франция) обсуждались новые поколения охлаждаемых и неохлаждаемых быстродействующих ИК-детекторов. Такие детекторы основаны на улучшенной HgCdTe-технологии и позволяют детектировать очень низкие уровни ИК-излучения. Начав в 1998 году с шага (пикселя) матрицы детекторов в 45 мкм, к 2010 году фирмы SOFRADIR и ULIS достигли размера 13 мкм (в 2008 году было 17 мкм) при общем числе пикселей до 1 млн. В неохлаждаемом ИК-детекторе XGA с пикселем 17 мкм достигнуто температурное шумовое разрешение (NETD) в 40 мК при динамическом диапазоне 500оС. Интересным и перспективным прибором является ИК-детектор Jupiter на базе HgCdTe с числом элементов 1280×1024, шагом (пикселем) 15 мкм, работающий при температуре 110 К. Отмечалась перспективность использования лавинных фотодиодов (к концу 2009 года были созданы ИК-детекторы на базе таких фотодиодов с форматами 320×240 и 640х480 с встроенным АЦП на 14 разрядов). Разработаны также двухполосные детекторы с пикселем менее 20 мкм с форматом VGA (спектральные диапазоны 3–5 мкм и вблизи 8 мкм) и шумовым разрешением 15–20 мК.
В пленарном докладе заместителя директора по науке ФГУП "НПО "Орион" В.Пономаренко рассматривались состояние и последние результаты развития базовых технологий отечественной ИК-фотоэлектроники: ИК-материалов, твердотельных фотопреобразователей, многоспектральных и быстродействующих приборов для ИК- и УФ-диапазонов. Были представлены основные тенденции развития фотопреобразователей на основе твердых растворов InGaAs и HgCdTe для нетепловой области ночного свечения атмосферы (1–2 мкм) и матричных ФПУ на базе InGaAs/ InP, матриц на базе HgCdTe и InSb для областей спектра 3–5 мкм и 8–12 мкм с числом элементов от 2–96 до 384×288 и матричных формирователей тепловизионного сигнала на их основе, в том числе двухспектральной ТВ-камеры 256×256. Обсуждались также свойства УФ-фотоприемников на основе GaP, GaAs, GaPAs для диапазонов вплоть до 0,2 мкм. Была отмечена основная проблема развития обсуждаемой техники – слабость отечественного рынка ИК-фотопреобразователей, отсутствие спроса на них. Докладчик подчеркнул, что остро необходимым сейчас является закрепление созданных технологических заделов в федеральных целевых программах, восстановление и развитие отечественного материаловедения.
Институт физики полупроводников им. А.Ржанова СО РАН (Новосибирск) представил в пленарном докладе С.Дворецкий. Доклад был посвящен применению гетероэпитаксиальных структур (ГЭС) теллуридов Cd и Hg (CdZnTe,CdHgTe), выращиваемых по технологии молекулярно-лучевой эпитаксии. На их базе разработаны охлаждаемые ИК ФПУ второго поколения (320×256 и 288×4) для диапазонов 3–5 мкм и 8–12 мкм при Т=80К при шумовом разрешении (NETD) в диапазоне 9–25 мК. Были рассмотрены преимущества и недостатки как самих материалов ГЭС, так и различных технологий их получения, отмечена необходимость глубокого изучения всех сопутствующих физико-химических процессов.
Пленарный доклад, зачитанный от имени Ф.Лефевра и П.Бурдона (Франция, отделение DOTA компании ONERA), содержал результаты новейших исследований, проведенных в Отделении теоретической и прикладной оптики этой компании в области систем для обзора обстановки и обеспечения безопасности, а также оборудования для защиты в диапазоне от УФ до дальнего ИК. Основные направления исследований – моделирование прохождения оптического излучения в атмосфере Земли, изучение характеристик детекторов и лазерных источников излучения, расчеты оптических систем, обработка сигналов. Такой широкий фронт исследований позволяет использовать системный подход для решения задач дальнего обнаружения. Компания ONERA выполняет ряд важных оборонных задач, она имеет восемь лабораторий в Европе с общей численностью работающих около 2000 человек.
Государственный оптический институт (ГОИ) им. С.И.Вавилова представил пленарный доклад «Приоритетные направления развития оптической науки» (докладчик – заместитель директора по науке НПК «ГОИ им. С.И.Вавилова» Г.Герасимов). В нем обсуждались последние инновационные достижения института в области оптоэлектроники. Важное место среди них занимают космическая оптика (телескопы диаметром до 1 м, оптические материалы для них и т.п.), высокоточные системы пространственной ориентации для спецобъектов, освоение новых и малоизученных областей спектра (вакуумный УФ и терагерцовый диапазон), весьма перспективных для практических применений. Большое внимание уделено разработке энергосберегающих нанотехнологий, в том числе для сбора солнечной энергии, и других направлений в области нанотехнологий. Крайне трудным для исследований, как известно, является ВУФ-диапазон (10–200 нм), в котором очень непросто создать сам источник излучения. В ГОИ разработан целый ряд источников спонтанного вакуумного УФ, не имеющих аналогов в мировой практике. Выходная мощность таких источников – до 10 мВт в непрерывном режиме.
Компания Thales (Франция) представила пленарный доклад «Искусственные материалы для нелинейной оптики» (докладчик Е.Лальер, лаборатория исследований и технологий), в котором основное внимание было уделено созданию кристаллов, обладающих «квазисинхронизмом» для нелинейного преобразования частоты лазерного излучения в среднем ИК-диапазоне. Такие кристаллы представляют собой толстые слои GaAs на периодически-ориентированных GaAs-подложках. В лаборатории исследуются параметрические генераторы света (ПГС) на периодически-поляризованных кристаллах Mg:LiNbO3, RTA, LNS и др., обращение волнового фронта на базе BРMБ и т.п. Здесь обращено серьезное внимание на перспективность ПГС для контроля окружающей среды, медицины, спектроскопии и специальных применений. В докладе были рассмотрены различные методы реализации квазисинхронизма в GaAs, в том числе волноводные (период решетки доменов составляет 60–100 мкм). Получены высокие средние мощности излучения порядка 3 Вт от ПГС (на GaAs на частоте 40 кГц с дифференциальным КПД до 62%). Развиваются также работы по генераторам разностных частот с преобразованием в ИК-, миллиметровый и субмиллиметровый диапазоны.
На секции №1 «Оптика, оптические материалы и технологии» были заслушаны шесть докладов. Институт автоматики и электрометрии СО РАН (Новосибирск) представил доклад (А.Полещук) о методах и средствах интерференционного контроля поверхностей свободной формы, в том числе асферических, на основе компьютерно-синтезированных голограмм. Речь идет в первую очередь о контроле формы асферических, сферических и любых других поверхностей большого (8–10 м) размера с точностью до 2–5 нм, причем дистанционно (с расстояния более 15 м). Были приведены результаты успешного практического применения разработанных методов и аппаратуры для контроля главных асферических зеркал ряда больших телескопов (в Чили, США, ЮАР и др.).
В докладе В.Дмитриева (НИИ «Полюс» им. М.Ф. Стельмаха) рассмотрено применение методов адаптивной оптики в оптико-электронных системах. Посольку сообщение носило общеознакомительный характер, в нем были комплексно отражены основные методы коррекции искажений волнового фронта, внесенных оптическим трактом (лазерными усилителями, турбулентной атмосферой и т.п.), а именно: методы апертурного зондирования и метод фазового сопряжения или обращения волнового фронта (ОВФ). Было обращено внимание на перспективы использования для ОВФ «нелинейных» зеркал на базе трех- и четырехволновых взаимодействий световых волн в нелинейных кристаллах с квадратичной и кубичной нелинейностями, соответственно, а также на базе вынужденного рассеяния Мандельштама-Бриллюэна.
Доклад главного оптика Красногорского завода им. С.А.Зверева Б.Сеника был посвящен физико-химическим особенностям монолитного соединения оптических элементов. Этот метод, известный как метод глубокого оптического контакта, или химическая сварка, применяется в оптико-электронных приборах и комплексах, работающих в экстремальных условиях. Доклад носил технологический характер, в нем были рассмотрены физико-химические процессы, характерные для основных этапов получения оптического контакта.
Вопросы производства высокоапертурных оптических элементов на Лыткаринском заводе оптического стекла (ЛЗОС) были рассмотрены в докладе главного оптика завода М.Абдулкадырова. Такие элементы широко используются при создании крупных телескопов и линзовых объектов для спецприменений. Обсуждались детали технологии формообразования таких элементов и применение для этих целей автоматизированных комплексов. С использованием таких комплексов на ЛЗОС обрабатываются оптические элементы диаметром до 400 см с шероховатостью (RMS) 0,01–0,03λ (λ=632,8 нм), уже изготовлено более сотни крупногабаритных зеркал телескопов для целого ряда стран Европы, Азии и Америки. Ведутся активные работы по созданию составных (адаптивных) многосегментных зеркал с эффективным диаметром 550 см, многие изделия ЛЗОС в этой области не имеют мировых аналогов.
В докладе начальника НТК НПО «ГИПО» (Казань) А.Лукина излагались принципы и особенности новых технологий формообразования асферических поверхностей с использованием прецизионного асферического инструмента и алмазного микроточения с технологическим и аттестационным контролем на базе синтезированных голограмм в качестве компенсаторов искажений волнового фронта.
Доклад В.Павловой, заместителя директора НПК «ГОИ им. С.И.Вавилова» был посвящен цифровой обработке изображений, например, в телевизионном и тепловизионном каналах, каждый из которых несет свою информацию. Цифровая обработка дает возможность создать комплексное изображение, позволяет осуществить распознавание объектов и выделение нужных их фрагментов устранением лишней информации (дым, туманы и пр.). Эти же методы применяются и для коррекции изображений, для обработки изображений, полученных при различных ракурсах съемки, для определения подлинности банкнот, распознавания и идентификации подписей, печатей, отпечатков пальцев, фотографий лица человека, автоматического сопровождения объектов по изображению цели и другие приложения. Из стендовых материалов этой секции можно отметить два доклада Б.Сеника (Красногорский завод им. С.А.Зверева) – по вопросам повышения оптических и эксплуатационных параметров покрытий и по физико-химическим особенностям получения соединений методом глубокого оптического контакта, а также сообщение В.Азаровой (НИИ «Полюс» им. М.Ф.Стельмаха) по проблемам метрологии прецизионных поверхностей, тонких пленок и лазерных зеркал.
Секция №2 «Оптоэлектроника» объединила шесть докладов. В сообщении Д.Долфин (компания Thales, Франция) обсуждались новые подходы к проблеме улучшения характеристик оптико-электронных систем обнаружения и распознавания. Первый подход состоит в использовании двухчастотных перестраиваемых по частоте лазеров, что позволяет одновременно определять дальность, скорость и форму (контур) цели. Второй подход состоит в использовании многоволнового импульсного ПГС в качестве излучателя и многоспектральной поляриметрической приемной системы. Отмечается, что такая система позволяет выявить многие ранее скрытые детали изображения, например, выделить изображения поверхностных мин.
ФГУП «НПО «Орион» (начальник НТЦ К.Болтарь) представил доклад по матричным (256×256 элементов) фотоприемным устройствам (МФПУ) второго поколения на диапазоны 3–5 и 8–12 мкм с параметрами, близкими к теоретическому пределу. МФПУ поставляются в унифицированных вакуумных криостатируемых корпусах с встроенной микрокриогенной системой охлаждения.
В докладе Ф.Триболе (компания SOFRADIR, Франция) сообщалось о последних разработках этой фирмы в области охлаждаемых ИК-детекторов на базе HgCdTe с размером пикселя 15 мкм и форматами от 384×288 до 1280×1024. Отмечается, что такие матрицы позволяют получить тепловые изображения с четкостью вплоть до сверхвысокого ТВ-формата (HDTV).
Определению шумовых характеристик ИК-матриц и измерительной техники для определения параметров тепловизионных приборов были посвящены доклады ФГУП "ПО "УОМЗ" (филиал "Урал-Геофизика", нач. отдела Ю.Виницкий) и ФГУП "НПО "ГИПО" (гл. метролог В.Курт).
С докладами из «НПО «ОРИОН» и фирмы SOFRADIR перекликался доклад В.Васильева из Института физики полупроводников СО РАН (Новосибирск), посвященный ИК-ФПУ второго поколения на базе ИК-материалов типа HgCdFe/CdZnTe/GaAs. Представленные ФПУ являются линейчатыми (288×4) и охлаждаются до 78К. Рассмотрены технологические особенности выращивания структур для подобных ФПУ. Проблемы создания эффективных тепловизионных приборов обсуждали также на стендовых докладах.
На секции №3 «Лазерная техника» большой интерес вызвал доклад Д.Левайана (Thales Optronique, Франция) по широкому спектру предлагаемых этой фирмой лазеров для разнообразных применений (в том числе военных) – от наносекундных миллиджоулевых лазеров до установок с петаваттными мощностями. О создании в ФГУП «НИИ «Полюс» нового поколения унифицированных модулей мощных импульсных полупроводниковых лазеров ЛПИ-122 для различных систем управления сообщил начальник отделения полупроводниковых лазеров В.А.Симаков. Лазер ЛПИ-122 является последней разработкой отделения и обладает средней мощностью импульса не менее 20 Вт, частотой повторения 30 кГц, наработкой 1011 импульсов, что существенно выше параметров серийных лазеров и позволяет применить ЛПИ-122 в новейших системах управления в изделиях спецтехники. Доклад начальника НПК А.Шестакова (ФГУП «НИИ «Полюс») был посвящен разработке эффективных твердотельных лазеров ближнего ИК-диапазона с полупроводниковой накачкой. Созданы мощный импульсный лазер с энергией 1 Дж (1064 нм) и 0,4 Дж (532 нм, вторая гармоника), квазинепрерывные лазеры на YAG:Nd и YVO4:Nd с выходной средней мощностью до 100 Вт при частоте повторения до 50 кГц, «микрочип»-лазеры с генерацией сверхкоротких импульсов на длинах волн 946 и 1064 нм. Обсуждались технологические аспекты создания таких лазеров.
О создании в НПП «Инжект» (Саратов) наборных решеток мощных лазерных диодов для накачки твердотельных лазеров и применений в обработке материалов сообщалось в докладе генерального директора НПП Г.Микаеляна и его заместителя С.Соколова. Аспектам серийного изготовления малогабаритных твердотельных моноимпульсных лазеров для лазерных дальномеров был посвящен доклад от Вологодского оптико-механического завода (докладчик О.Сизов). Здесь разработан и серийно выпускается излучатель на кристалле калий-гадолиниевого вольфрамата (КГВ) с неодимом (3×50 мм) с энергией 20 мДж при длительности 10–15 нс. Кристаллы КГВ с неодимом генерируют излучение на длинах волн 1067 и 1351 нм, имеется возможность генерации на λ=1538 нм на эффекте ВКР. Обсуждались достоинства и недостатки замены традиционно используемых в лазерных дальномерах кристаллов АИГ и ГСГГ на КГВ.
В докладе А.Минеева (ИОФ АН им. А.М.Прохорова) обсуждались проблемы создания эффективных компактных планарных СО2- и СО-лазеров с ВЧ-накачкой для новых ИК-систем. Получена генерация с мощностью 55 Вт в диапазоне 5,3–6,0 мкм с КПД ~10% в непрерывном режиме и средней мощностью ~ 600 Вт в частотно-импульсном режиме при частоте повторения импульсов 1000 Гц.
Научно-практическая конференция «Прикладная оптоэлектроника» в Вологде прошла на весьма высоком научно-практическом и организационном уровне. Конференция показала, что отечественная оптоэлектроника живет и развивается, однако ее прогрессу мешает ряд технологических и финансово-организационных проблем, требующих решения на государственном уровне. В связи с этим крайне желательна срочная реализация подготовленной ФГУП «НПО «Орион» Федеральной целевой программы по развитию оптоэлектроники на ближайшие годы. Руководство ВОМЗ в лице генерального директора А.Коршунова и сотрудники ВОМЗ провели впечатляющую работу по подготовке и проведению конференции и сделали все, чтобы ее участники могли плодотворно и эффективно работать: прекрасная организация заседаний и возможность посетить замечательные исторические места Вологодчины – Ферапонтовский и Кирилло-Белозерский монастыри, Вологодский кремль, а также Музей деревянного зодчества. ❍
Отзывы читателей
