Содержание

• Основные разработки :
  • Анализатор низкотемпературных свойств нефтепродуктов «ИРЭН 2.3»
  • Измеритель теплового импенданса светодиодов
  • Установка низкоинтенсивной светотерапии крови "ULT-4"
  • Контрольно-измерительная система на основе волоконно-оптических брэгговских решеток
  • Измерительный комплекс для определения октанового числа и фракционного состава бензинов
  • Установка для измерения теплоэлектрических параметров мощных транзисторов
  • Устройство для определения распределения температуры перегрева по площади полупроводниковых элементов
• Перечень результатов работы за 2010-2013 гг.
• Архив

Важнейшие результаты исследований 2013 года

• Обнаружена чувствительность структуры, образованной вставкой отрезка волокна с двойной оболочкой между двумя стандартными волокнами, к показателю преломления внешней среды близкая по величине и характеру к чувствительности длиннопериодных решеток (д.ф.-м.н. Иванов О.В., лаб. УФ-1; «УФ-131» Исследование и разработка устройств на основе волоконных решеток и неоднородных структур для волоконно-оптических датчиков; Ivanov O.V. Fiber structure based on a depressed inner cladding fiber for bend, refractive index and temperature sensing [текст] / O.V. Ivanov, I.V. Zlodeev // Measurement Science and Technology – 2014. – V.25 – 015201 (8pp))

• Показана возможность управления амплитудой дефектной моды одномерного фотонного кристалла за счет изменения местоположения монослоя металлических наночастиц, размещенного в дефектном слое (к.ф.-м.н. Моисеев С.Г., лаб. УФ-2; «УФ-136» Исследование оптических характеристик слоисто-периодических структур со вставками монослоев наночастиц)

• Предложен и экспериментально апробирован вибровискозиметрический датчик нового типа с миниатюрной (диаметром 2 мм) сосредоточенной инерционной массой и внешним акустическим возбуждением. Ожидаемое повышение чувствительности предложенной схемы вискозиметра (в десятки раз по сравнению с известными устройствами) принципиально позволяет исследовать происходящие в локальной области процессы структурообразования в жидкости при ее термостимулировании (к.т.н. Соломин Б.А., лаб. УФ-1 «УФ-133» Совершенствование оптоэлектронных и механотронных средств исследования наноструктурных термостимулированных процессов в многокомпонентных жидкостях; Низаметдинов, А.М. Многофункциональный вибровискозиметрический датчик с необремененным зондом [Текст] / А.М. Низаметдинов // Актуальные проблемы физической и функциональной электроники: материалы 16-й региональной научной школы-семинара.- Ульяновск: УлГТУ. - 2013)

• Исследована нелинейность зависимости коэффициента поглощения ИК излучения от концентрации компонентов в бинарных смесях ароматических и неароматических компонентов. Показано, что на этих зависимостях имеется начальный линейный участок, простирающийся до концентрации ароматического компонента 30…40%. Данный участок может быть использован для расчёта коэффициентов регрессионных уравнений по результатам экспериментов с бинарными углеводородными смесями. Показано, что рассчитанные таким способом коэффициенты могут быть использованы для определения состава многокомпонентных углеводородных смесей. (к.ф.-м.н. Веснин В.Л., лаб. УФ-1; «УФ-132» Исследование нелинейной зависимости коэффициентов поглощения от концентрации компонентов углеводородных смесей в инфракрасной области спектра)

• Показано, что слой полистиреновых наночастиц плотноупакованных в виде квадратной решетки повышает интегральное поглощение тонкопленочного солнечного элемента (ТПСЭ) на основе кристаллического кремния. Наибольшая эффективность ТПСЭ толщиной 300 нм достигается при радиусе наночастиц 450 нм. В результате данного эффекта широкополосного нерезонансного светоулавливания интегральное поглощение ТПСЭ увеличивается на 44%, а интегральное отражение, благодаря просветляющим свойствам наноструктуры, уменьшается на 34%, при этом доля энергии, прошедшая в подложку, практически не меняется. (к.ф.-м.н., с.н. с. Шалин А. С. лаб. УФ-2 тема «УФ-134»)

Важнейшие результаты исследований 2012 года

• Обнаружено явление образования провалов в спектрах волоконных структур, основанных на вставке отрезка волокна с двойной оболочкой между стандартными волокнами. Теоретически показано, что провалы образуются на длинах волн, соответствующих сближению постоянных распространения двух мод волокна с двойной оболочкой. Указанное сближение постоянных распространения возможно благодаря тому, что волокне с двойной оболочкой моды направляются как сердцевиной, так и второй оболочкой (д.ф.-м.н. Иванов О.В., лаб. УФ-1; УФ-123 Исследование распространения оболочечных мод в волоконных структурах на основе соединения волокон различных типов; Злодеев И.В. Взаимодействие мод в волоконной структуре на основе отрезка волокна с двойной оболочкой [текст] / И.В. Злодеев, О.В. Иванов // Известия Самарского научного центра РАН. – 2012. – Т.14, № 6)

• Предложена широкополосная универсальная просветляющая структура для прозрачных диэлектриков (к.ф.-м.н. Шалин А. С., лаб. УФ-2)

• Показано, что плазмонные системы с субволновой фокусировкой излучения могут быть использованы не только как эффективные оптические ловушки, но и как оптические ускорители для наночастиц. Показано, что применение V – образной канавки в поверхности металла, позволяет совершать положительную работу над частицей и реализовать эффект «выстрела», позволяя разгонять нанообъекты до скоростей, порядка десятков сантиметров в секунду (к.ф.-м.н. Шалин А. С., к. ф.-м.н. Сухов С. В. лаб. УФ-2; УФ-127. Исследование эффекта просветления среды слоем упорядоченно распределенных в пространстве наночастиц, а также оптических сил, действующих на наночастицы в системах с плазмонной фокусировкой излучения; Шалин А. С. Оптические силы в плазмонных наноантеннах [текст] / А. С. Шалин, С.В.Сухов // Квантовая электроника. 2012. Т. 42. № 4. С. 355–360)

• Разработана методика расчета фононных мод в пьезоэлектриках гексагонального класса симметрии с системой полостей, распределенных упорядоченным образом по структуре плотной упаковки (д.ф.-м.н. Шевяхов Н.С., д.ф.-м.н. Вилков Е.А., лаб. УФ-2; УФ-124. Щелевые волны в планарной структуре металл - активный кристалл при относительном продольном перемещении; Марышев С.Н. Расчет спектра фононных кристаллов методом Малюжинца-Тютекина [текст] / С.Н. Марышев, С.В. Морозов, Н.С. Шевяхов // Физика волновых процессов и радиотехнические системы, 2012. Т. 15. № 2, С. 62-71)

• Экспериментально установлено, что в процессе работы гетеропереходных светодиодов происходит сглаживание неоднородностей распределения примеси в области, прилегающей к гетеропереходу, о чем свидетельствует уменьшение подъемов («горбов») на зависимостях C(U) приращения барьерной емкости СИД от напряжения с одновременным их перемещением в область больших напряжений. При этом снижение внешней квантовой эффективности наиболее сильно проявляется у светодиодов, имеющих «горбы» на начальном участке ВФХ, то есть с наиболее сильно выраженной неоднородностью распределения примеси в области, прилегающей к гетеропереходу (д.т.н. Сергеев В.А., к. т. н. Широков А.А., к. ф. – м.н. Ходаков А.М., асп. Фролов И. В. лаб. УФ-2; УФ-126)

• Предложен дизайн фотонно-кристаллической структуры с плазмонным дефектом, обладающей поляризационной избирательностью пропускной и отражательной способностей на дефектной моде в фотонных запрещенных зонах различных порядков (к.ф.-м.н. Моисеев С.Г., лаб. УФ-2; УФ-125. Спектральные характеристики слоисто-периодических структур на основе плазмонных нанокомпозитных материалов ; Моисеев С.Г. Подавление дефектной моды в фотонно-кристаллической структуре с резонансным нанокомпозитным слоем [текст] / С.Г. Моисеев, В.А. Остаточников, Д.И. Семенцов // Квантовая электроника. – 2012. – Т. 42. – № 6. – с. 557–560)
  

Важнейшие результаты исследований 2011 года

• Исследован волоконно-оптический интерферометр, основанный на взаимодействии между модами сердцевины и оболочки, связь между которыми происходит на стыке двух волокон, имеющих несогласованные профили основной моды. Интерферометр Маха-Цандера образуется вставкой отрезка одномодового волокна с рабочей длиной волны 630 нм между двумя стандартными волокнами. Измерены спектры пропускания волоконного интерферометра  для различных изгибов отрезка волокна с малой сердцевиной. Обнаружено смещение резонансов в длинноволновую область при увеличении кривизны волокна. Обнаруженное смещение резонансов может быть использовано при создании волоконно-оптического датчика изгиба. (д.ф.-м.н. Иванов О.В., лаб. УФ-1)

• Предсказана возможность создания оптического луча притяжения как результата действия неконсервативных оптических сил, результирующая которых направлена к источнику электромагнитного излучения. Оптический луч притяжения представляет собой неподверженный дифракции световой пучок, составленный из плоских волн, распространяющихся под определенными углами к направлению распространения результирующей волны. Эффект оптического притяжения достигается вследствие усиления рассеяния света в направлении распространения светового луча для определенных фаз и поляризации парциальных волн, выбираемых исходя из структуры манипулируемого объекта. Теоретическая возможность существования подобного луча продемонстрирована для случая неоднородного, сильно рассеивающего объекта произвольной формы. (к.ф.-м.н. Сухов С.В., лаб. УФ-2)

• Обнаружен эффект фазовой компенсации в системе «нанослой-подложка», позволяющий достигать широкополосного просветления среды при использовании дискретного слоя из нанополостей. Определены условия просветления, а также показано, что специфика рассеяния света нанополостями позволяет скомпенсировать изменение разности хода, возникающее при отстройке длины волны от интерференционного минимума отражения. Слой из нанополостей в среде действует как «четвертьволновая» пленка не на единственной длине волны, а в некотором спектральном интервале, что позволяет реализовать широкополосное просветление при использовании единственного монослоя. (к.ф.-м.н. Шалин А. С., лаб. УФ-2)

• Разработана нелинейная математическая модель нестационарных теплоэлектрических процессов в структурах гетеропереходных СИД с учетом сильной токовой и температурной зависимости внутренней квантовой эффективности. Показано, что в результате сильной температурной зависимости плотности тока СИД темп изменения максимальной и средней температуры гетероперехода СИД существенно больше темпа в случае температуронезависимой плотности тока. Полученный результат может служить основой для разработки метода диагностики однородности токораспределения в структурах СИД по углу наклона характеристики, при этом импульсный ток может быть существенно больше чем в статическом режиме и чувствительность метода контроля можно заметно повысить. (д.т.н. Сергеев В.А., Ходаков А.М., лаб. УФ-2)

• Получено решение граничной задачи распространения щелевых электрозвуковых волн в планарной структуре из двух неодинаковых по толщине и набору материальных параметров пьезоэлектрических слоев класса 6mm (4mm, ?mm) на изотропных полубесконечных подложках, разделенных вакуумным зазором конечной толщины и испытывающих относительное продольное перемещение (ОПП) с постоянной скоростью. Основной аналитический результат исследования представлен дисперсионным соотношением для мод щелевых электрозвуковых волн. В случае более мягкого материала подложек показано, что во всем частотном диапазоне существуют только наинизшие моды щелевых волн типа Лява, гибридизирующиеся благодаря пьезоэффекту полями через зазор. Влияние ОПП для них выступает дополнительным фактором подобной гибридизации дисперсионных спектров, становится причиной невзаимности распространения волн в планарной структуре и формально может рассматриваться как результат доплеровского сдвига частоты спектра сдвиговых волн объемного распространения в движущемся вместе с подложкой со скоростью ОПП в пьезоэлектрическом слое. (д.ф.-м.н. Шевяхов Н.С., к.ф.-м.н. Вилков Е.А., лаб. УФ-2).)
  

Важнейшие результаты исследований 2010 года

• Рассмотрено распространение щелевых магнитостатических волн в зазоре двух ферромагнетиков с противоположной намагниченностью в условиях их относительного продольного перемещения. Показано, что учет движения одного из кристаллов значительно изменяет вид спектра магнитостатических волн, а, следовательно, их спектральные свойства. В частности установлено, что при некоторых значениях толщины зазора, скорости движения кристалла и длины магнитостатической волны нормальный (аномальный) дисперсия симметричной (антисимметричной) моды щелевой структуры может модифицироваться в аномальный (нормальный) тип дисперсии. (д.ф.-м.н. Шевяхов Н.С., к.ф.-м.н. Вилков Е.А., лаб. УФ-2)

• Рассмотрены дисперсионные спектры мод щелевых электрозвуковых волн в структуре с зазором относительно движущихся пьезоэлектрических кристаллов гексагональной и тетрагональной симметрии. На примере антисимметричной моды показано, что при дозвуковых скоростях относительного продольного перемещения кристаллов имеет место невзаимность распространения щелевой электрозвуковой волны с заметной дисперсией и параметрическим преобразованием спектра перемещением кристаллов на длинах волн порядка толщины зазора. (д.ф.-м.н. Н.С. Шевяхов, к.ф.-м.н. Вилков Е.А. - лаб. УФ-2)

• Показано, что главным следствием ограниченности толщины кристаллов является наличие не только гранично-локализованных мод, но и мод, претерпевающих волновое распространение по толщине ферромагнитного или пьезоэлектрического кристалла. Отмечается существенное изменение спектра этих мод вследствие относительного продольного перемещения кристаллов. Причем для магнитостатических волн с изменением частоты в окрестности частоты Деймона-Эшбаха оно сопровождается преобразованием типа дисперсии (с нормальной на аномальный), а для  электрозвуковых  волн  выражается повышением скорости их распространения попутно относительному перемещению кристаллов или, наоборот, - торможением, если распространение происходит встречно относительному перемещению. (д.ф.-м.н. Н.С. Шевяхов, к.ф.-м.н. Вилков Е.А. - лаб. УФ-2)

• Продемонстрировано существование класса ЭМВ оптического диапазона, в которых неконсервативные силы могут локально действовать в направлении обратном распространению луча. Объекты, помещенные вблизи областей обратного действия сил, приобретают движение в направлении источника света. Поведение таких сил продемонстрировано на примере недифрагирующих вращающихся масштабно-инвариантных векторных электромагнитных волн. (к.ф.-м.н. Сухов С.В. - лаб. УФ-2)

• Исследованы оптические характеристики гетерогенных композитных материалов с упорядоченными металлическими наночастицами вытянутой формы. Определены параметры подобного плазмонного метаматериала, при которых его отражательная и пропускательная способности существенно зависят от поляризации световой волны. Предложен дизайн ультратонкого (толщиной меньше длины световой волны) поляризующего сплиттера с высоким порогом лучевой прочности, функционирующем при углах падения близким к нормальному. (к.ф.-м.н. Моисеев С. Г., лаб. УФ-2)
  

• Предложена аналитическая теория электродинамических свойств нанокомпозита, представляющего собой монослой сферических наночастиц, внедренного в диэлектрик. Показано, что данный слой является мнимой границей раздела, обладающей нефренелевскими коэффициентами отражения и пропускания, и к данной системе могут быть применены соотношения Эйри для тонкой пленки на подложке. Определены условия конструктивной и деструктивной интерференции полей, отраженных от реальной и мнимой границ. На основе данного подхода показано, что наличие монослоя нанополостей вблизи границы раздела «среда-вакуум» способно привести к широкополосному просветлению среды. (к.ф.-м.н. Шалин А. С., лаб. УФ-2)

• Показано, что в определенном спектральном диапазоне матричные металл-диэлектрические материалы обладают низким эффективным показателем преломления (n<1.3) при умеренных значениях коэффициента экстинкции (k<0.1), что позволяет применять их в качестве интерференционных просветляющих покрытий. Предложен дизайн просветляющих металл-диэлектрических покрытий с различным характером распределения наночастиц благородных металлов по объему матрицы композита. (к.ф.-м.н. Алтунин К.К., к.ф.-м.н. Моисеев С.Г., лаб. УФ- 2).
  Разработан комплексный подход для спектрофотометрического определения качества бензинов, включая определение октанового числа и содержания бензола. Проведено сравнение двух вариантов экспресс-метода определения моторного октанового числа бензинов с использованием спектроскопии ближнего инфракрасного диапазона (lambda = 1140…1220 нм). Сравнение двух вариантов показало, что они близки по точности и дают сопоставимые результаты. Показано, что использование варианта множественной регрессии требует не более 5 опорных длин волн при оптимальном их выборе.

• Экспериментально методом добавок исследованы спектры поглощения первого обертона ароматической углеводородной группы автомобильных бензинов. С использованием метода добавок бензола в бензины показана возможность оценки его содержания по величине поглощения при lambda = 1671.5 нм, где расположены первые обертонные спектры ароматической группы CH без учета других ароматических составляющих бензина, в частности толуола. В то же время существенное различие наклонов прямых для автомобильных бензинов без добавок и для бензинов с добавками бензола позволяют сделать вывод о том, что в автомобильных бензинах фон других ароматических компонентов является весьма заметным. (к.т.н. Мурадов В.Г., к.ф.-м.н. Веснин В.Л., лаб. УФ- 1)

• Впервые исследованы автокорреляционные функции и функции распределения электрических шумов нескольких типов гетеропереходных светодиодов на основе тройных соединений AlInGaP/GaAs и InGaN/SiC. Установлено, что электрические шумы гетеропереходных СИД практически во всем  диапазоне рабочих токов имеют гауссово распределение, независимо от наличия или отсутствия в структуре СИД квантовых ям. Время корреляции электрических шумов красных гетеропереходных СИД на основе AlInGaP/GaAs с множественными КЯ в несколько раз больше времени корреляции гетеропереходных зеленых и голубых СИД на основе InGaN/SiC. Спектры шумов всех исследованных типов СИД представляют суперпозицию «лоренцианов», при этом спектр шума красных СИД заметно «белее» спектров шума зеленых и голубых СИД. (д.т.н. Сергеев В.А., к.т.н. Широков А.А. – лаб. УФ-2)

• Разработана нелинейная математическая теплоэлектрическая модель гетеропереходного СИД с учетом сильной токовой и температурной зависимости внутренней квантовой эффективности. Показано, что эта зависимость и зависимость теплопроводности подложки от температуры приводят к росту теплового сопротивления СИД с увеличением полного тока. Теоретическая зависимость хорошо совпадает с экспериментальными токовыми зависимостями теплового сопротивления СИД, полученными с помощью оригинального измерителя теплового импеданса светодиодов. Полученный результат может служить основой для разработки метода диагностики однородности токораспределения в структурах СИД по крутизне токовой зависимости теплового сопротивления СИД. (д.т.н. Сергеев В.А., Ходаков А.М. – УФ-2)