Материалы устройств для корреляции лазерного изображения в системах наблюдения и обработки спутниковой информации (высокоразрешающие динамические голограммы)

materialy-ustroystv-dlya-korrelyacii-lazernogo-izobragheniya-v-sistemah-nablyudeniya-i-obrabotki-sputnikovoy-informacii-vysokorazreshayuschie-dinamicheskie-gologrammy-5 Материалы с уникальными свойствами

В нашей Солнечной системе много естественных спутников, а с середины 20 века появились и искусственные, которые активно используются для передачи разного типа и параметров сигналов. Например, для передачи телевизионных сигналов и телефонных звонков по всему миру. Группа из более чем 20 спутников составляет глобальную систему позиционирования или GPS. Спутники выдают соответствующие сигналы и задача человека на Земле не просто принять сигнал, но и обработать его информацию.

materialy-ustroystv-dlya-korrelyacii-lazernogo-izobragheniya-v-sistemah-nablyudeniya-i-obrabotki-sputnikovoy-informacii-vysokorazreshayuschie-dinamicheskie-gologrammy-3

К считыванию сигналов, поступающих из космоса, выдвигаются определенные требования и условия. Сигналы должны быть высокоточными с четким временем поступления или задержки, определенной частоты и правильно декодироваться. Кроме того, сигналы должны минимально коррелировать друг с другом и быть максимально помехоустойчивыми.

Смысл поиска новых компонентов для устройств корреляции и лазерного изображения, состоит в том, чтобы обнаружить более точный материал для обработки сигналов. Этот материал должен обладать более высокой светочувствительностью, прочностью и отражательной способностью.

materialy-ustroystv-dlya-korrelyacii-lazernogo-izobragheniya-v-sistemah-nablyudeniya-i-obrabotki-sputnikovoy-informacii-vysokorazreshayuschie-dinamicheskie-gologrammy-7

Голографическая наука занимается изучением методов регистрации информации, которую получают на основе расшифровки волн. В том числе, считывание информации, которую заключают в световое поле, созданное светоотражающим материалом.

Прорыв для голографии

Развитие науки голография находится в прямой зависимости от разработок светочувствительных компонентов, которые своими свойствами могут определять сферу их использования. При выборе лазерных датчиков и материалов для корреляции, ученые обнаружили полезное свойство фуллеренов, которое можно внедрять для наблюдения и обработки информации, полученной со спутников.

materialy-ustroystv-dlya-korrelyacii-lazernogo-izobragheniya-v-sistemah-nablyudeniya-i-obrabotki-sputnikovoy-informacii-vysokorazreshayuschie-dinamicheskie-gologrammy-1

Открытие наноэлемента произошло еще в 80 годах, и именно с того момента началась волна активных исследований и невероятных открытий.

Современная наука считает материалы на основе фуллерена эффективными и использует их для записывания голограмм и увеличения количества частоты лазерных излучений. Были зарегистрированы существенные увеличения откликов за счет переносов заряда при комплексных образованиях в материалах, содержащих фуллерен. Наносоединения могут использоваться при создании пассивного и активного оптоэлектронного устройства, например, дифракционного голографического элемента и модулятора света на их основе.

В последнее время технология 3D-изображений привлекла большое внимание в связи с распространением 3D-дисплеев. Динамическое трехмерное отображение в реальном времени может быть достигнуто с помощью голограмм, которые могут реконструировать огромные объемы информации и создавать трехмерные изображения, похожие на то, как люди видят исходные объекты.

materialy-ustroystv-dlya-korrelyacii-lazernogo-izobragheniya-v-sistemah-nablyudeniya-i-obrabotki-sputnikovoy-informacii-vysokorazreshayuschie-dinamicheskie-gologrammy-6

Следовательно, голография привлекла большое внимание как технология трехмерного отображения следующего поколения.

3D-фуллерен

Основная проблема, которую необходимо решить при производстве практического голографического 3D-дисплея, — это разработка фоточувствительных материалов большого размера, которые могут обновлять голографические изображения в реальном времени. Фотохромные полимерные пленки большого размера на основе фуллерена могут быть легко получены из раствора полимера, содержащего фотохромные молекулы, простым методом литья из раствора.

Динамическая голография в реальном времени должна иметь возможность обновлять трехмерные изображения без временной задержки между перемещением объектов и перемещением воссозданных трехмерных изображений.

materialy-ustroystv-dlya-korrelyacii-lazernogo-izobragheniya-v-sistemah-nablyudeniya-i-obrabotki-sputnikovoy-informacii-vysokorazreshayuschie-dinamicheskie-gologrammy-8

Улучшить частоту обновления реально с помощью революционно-нового светочувствительного материала.

Для реализации голографического устройства, которое бы могло быстро переключать изображения голограммы, необходимо использовать некоторые нелинейно-оптические материалы с высокой оптической нелинейностью и долговременной стабильностью. Первое качество важно для высокого КПД переключающего элемента, второе — для длительного использования устройства. Твердотельные материалы, содержащие фуллерен, легко удовлетворяют оба требования.

Проведенные спектральные анализы показали, что присутствие фуллеренсодержащих молекул в материалах значительно увеличивает дифракционную эффективность записи голограммы. При производстве дисплеев, идеальных для воспроизведения и сохранения динамических голограмм, растворы производных фуллерена могут быть эффективными оптическими ограничителями, а использование твердых устройств считается более предпочтительным для практических целей.

materialy-ustroystv-dlya-korrelyacii-lazernogo-izobragheniya-v-sistemah-nablyudeniya-i-obrabotki-sputnikovoy-informacii-vysokorazreshayuschie-dinamicheskie-gologrammy-4

Поэтому исследователи синтезировали несколько производных фуллерена, которые четко отвечают потребностям конкретного продукта.

Фуллерен — фундамент оптических замков голографических решеток

Полимеры на основе наносоединений с переносом заряда — это новый класс нелинейно-оптических материалов, которые можно использовать для создания голографических решеток.

materialy-ustroystv-dlya-korrelyacii-lazernogo-izobragheniya-v-sistemah-nablyudeniya-i-obrabotki-sputnikovoy-informacii-vysokorazreshayuschie-dinamicheskie-gologrammy-2

Применение полупроводниковых полимеров с различными концентрациями фуллерена, добавляет голографическим решеткам новые свойства — отдельные сверхбыстрые лазерные импульсы.

Динамические голограммы, в основе которых наносоединения, подтверждают успешность внедрения наноматериалов в устройства, которые связаны с обработкой оптической информации и инверсией волнового фронта. Наносоединения создают среду с высокой нелинейностью, которая является оптимальной, чтобы сжать оптический импульс в рекордные наносекундные сроки.

Оптические ограничители, изготовленные из фуллереносодержащих материалов, отличаются быстрым срабатыванием, которое характеризуется несколькими фемтосекундами.

materialy-ustroystv-dlya-korrelyacii-lazernogo-izobragheniya-v-sistemah-nablyudeniya-i-obrabotki-sputnikovoy-informacii-vysokorazreshayuschie-dinamicheskie-gologrammy-9

Таким образом, фуллереносодержащие материалы можно использовать даже в приложениях для реконструирования изображений.

Фуллерены в составе растворов с электрическим дипольным моментом добавляют соединениям нелинейные оптические свойства. Наносоединения резко снижают прозрачность состава, что является весьма значимой характеристикой для оптических затворов-ограничителей лазерного излучения. Таким образом, фуллерен можно использовать как фундамент для запоминания в любой сфере с максимальной плотностью любой информации.

Фуллереновое материаловедение только вступает в активную фазу исследований и открытий. Но свойства уже произведенных фуллереносодержащих материалов вселяют надежды на их широкое использование и появление еще более новых материалов, о которых мы даже можем и не догадываться.

Оцените статью
Добавить комментарий

error: Alert: Content is protected! Внимание! Контент защищен!