Теория и расчет оптико-электронных приборов - Якушенков Ю.Г.
ISBN 5-88439-035-1
Скачать (прямая ссылка):
Развитие современных ОЭП неотделимо от прогресса во многих смежных областях науки, техники, всего народного хозяйства. Так, последние успехи радиоэлектроники и, в частности, микроминиатюризация основных её элементов, самым непосредственным образом
13 Ю.Г. Якушенков. Теория и расчет оптико-электронных приборов
связаны с развитием и созданием новых ОЭП, а освоение ИК диапазона потребовало существенного совершенствования криогенных устройств, предназначенных для охлаждения приемников излучения. Широко развернувшиеся в последние годы исследования природных ресурсов и окружающей среды потребовали создания принципиально новых ОЭС, освоения диапазона оптического спектра 8....14 мкм, т.е. разработки новых приемников излучения (например, на основе тройных соединений, многодиапазонных) и новых оптических материалов.
Одной из наиболее очевидных тенденций развития элементной базы оптико-электронного приборостроения является разработка многоэлементных приемников излучения, по своей разрешающей способности приближающихся к глазу человека, а по другим характеристикам — заметно совершеннее глаза. Создание таких приемников уже сейчас позволило использовать в ОЭП ряд высокоэффективных способов приема и преобразования оптических сигналов.
Становится весьма важной проблема микроминиатюризации этих приемников и работающих с ними совместно электронных звеньев. Действительно, требование обработки больших объемов информации в малые промежутки времени на практике часто приводит к необходимости одновременного приема большого числа оптических сигналов от разных участков просматриваемого поля или в различных спектральных диапазонах. Для этого используются сложные многоэлементные приемники и соответствующие им многоканальные электронные схемы. При увеличении объема перерабатываемой информации увеличивается число этих элементов и каналов, поэтому задача их миниатюризации становится первоочередной. При этом на первый план выдвигаются проблемы совершенствования технологии изготовления отдельных элементов ОЭП, а также широкого использования современной вычислительной техники, в частности, микропроцессоров.
Применение ОЭП в совокупности с ЭВМ или ввод в состав ОЭП микропроцессоров уже сегодня позволяет заметно расширить возможности ОЭП, например, значительно повысить их точность и быстродействие, а в ряде случаев решать недоступные им ранее задачи.
Наряду с разработкой новых, всё более совершенных элементов ОЭП и изучением особенностей распространения оптического излучения в различных средах успешно развивалась общая теория ОЭП, которая посвящена вопросам оптимального расчета, выбора и согласования параметров и характеристик отдельных звеньев прибора при объединении их в общую систему, методам расчета основных параметров ОЭП, модуляции оптических сигналов, вопросам оптимального приема оптических сигналов на фоне помех, т.е. обеспечению помехоза-
14 Глава 1. Общие сведения об оптико-электронных приборах
щищенности ОЭП и ряду др. В значительной степени эта теория основана на общих принципах и методах теории следящих систем и теории информации, однако многие её положения возникли как проявление специфики, свойственной ОЭП, например, многомерности функций, описывающих оптические сигналы и помехи.
Для развития этой теории очень важно углублять наши знания об объектах исследования и условиях работы ОЭП. Необходимы адекватные модели таких объектов, условий работы и самих ОЭП.
Очень актуальным стало развитие и внедрение методов адаптации структуры, алгоритмов работы и параметров ОЭП, учитывающих многообразие изменяющихся условий эксплуатации этих приборов и осуществляющих компенсацию вредного влияния окружающей среды, внешних помех и других подобных факторов.
Таким образом можно отметить, что к настоящему времени успешно развиваются основные составляющие оптико-электронного приборостроения: элементная база ОЭП; исследования процессов, связанных с созданием оптических сигналов, их распространением, приемом и преобразованием в электрические сигналы; теория и методы расчета отдельных узлов и приборов в целом.
Несмотря на большие успехи, достигнутые оптико-электронным приборостроением, перед этой бурно развивающейся отраслью науки и техники стоят большие и серьезные задачи. Ещё не полностью реализованы те потенциальные возможности, которыми обладают ОЭП, например, по точности, помехозащищенности и другим параметрам. Недостаточно освоены УФ и дальний ИК диапазоны оптического спектра. Для их освоения требуются новые оптические материалы, новые, более качественные приемники излучения. Отдельные элементы и узлы ОЭП сложны в эксплуатации, дорого их изготовление. Они не всегда имеют необходимые срок службы и надежность.
Выход человека в космос, создание лазеров, развитие вычислительной техники явились мощными стимулами развития ОЭП. Такие глобальные для всего человечества проблемы, как обеспечение безопасности и сохранение мира на Земле и в космосе, контроль метеорологических и климатических процессов, оценка состояния природных ресурсов и влияния человеческой деятельности на окружающую среду, дальнейшее освоение космоса и ряд других, не могут быть решены без широкого использования ОЭП.
