Главная – Журналы – Поиск по журналам

Работа посвящена моделированию роста кремниевых нанопроволок методом Монте-Карло по механизму пар - жидкость - кристалл с использованием золотых капель в качестве катализатора. Рассмотрен рост наклонных нанопроволок на поверхностях Si с ориентациями (111), (011) и (100). Выяснено, что размер золотых капель влияет на ориентацию и морфологию кремниевых нанопроволок. Продемонстрирован рост наклонных нанопроволок с применением капель малого размера в направлениях ⟨011⟩ и ⟨211⟩. С увеличением размера капель наиболее вероятным направлением роста нанопроволок становится ⟨111⟩. Представлены диаграммы, демонстрирующие вероятность направления роста нанопроволок на поверхностях Si разной ориентации от размера капли Au. Проанализирована кинетика нестабильного роста кремниевых нанопроволок, катализируемых каплями малого размера.

Разработан метод моделирования передачи канальных сигналов формата модуляции M-QAM по технологии СО-OFDM по волоконно-оптическому тракту, функционирующему в нелинейном режиме. С помощью полученных нормированных аналитических выражений моделируются искажения сигналов на приёмной стороне при заданных параметрах системы передачи, и на основе статистического анализа параметров сигнала и шума рассчитывается показатель качества сигнала (Q-фактор). Модель позволяет наглядно представить искажение сигнала в созвездии сигнальных точек в IQ-диаграмме при заданных параметрах системы передачи. Приводится пример моделирования системы передачи OFDM-сигнала с суммарной скоростью 4 Тбит/c по стандартному одномодовому оптическому волокну на 80, 160 и 240 км; для достижения максимального показателя качества сигналов на таких расстояниях передачи найдены оптимальные уровни оптической мощности сигнала +5,5, +4 и +2,5 дБм.

Оценка качества изображения имеет решающее значение при создании оптических систем с увеличенной глубиной резкости, содержащих аксиконы, которые обладают двумя каустиками, сохраняют свойство линейности, но являются пространственно-вариантными, что создаёт сложности для их анализа. Мы предлагаем рассматривать изображения, формируемые каждой из каустик, в рамках теории линейных систем. Выполнен теоретический анализ построения изображений, и найдены функции рассеяния точки для трёх оптических систем, в которых формируются тороидальные световые волны с помощью аксикона, а также проведены многократные эксперименты по определению разрешающей способности таких систем. В результате показано, что аксикон строит изображение единственного предмета в виде непрерывного набора промежуточных изображений вдоль фокального отрезка. Световые пучки, падающие от предмета на центральную часть аксикона, будут создавать промежуточное изображение в непосредственной близости от аксикона, а пучки, падающие на периферию аксикона, - на периферии фокального отрезка. При этом все эти слабоконтрастные изображения маскируют друг друга. Тандем линзы и аксикона одновременно строит изображения предмета как в ближней зоне дифракции в виде набора промежуточных изображений, так и в дальней - в геометрически преобразованном виде. Причём в ближней зоне дифракции глубина пространства, изображаемого тандемом, может превышать глубину пространства, изображаемого одиночным объективом. Экспериментальные данные подтверждают теоретические выводы.

Продемонстрировано исследование потерь на пропускание в области 1,5-1,6 мкм для тейперов, в зависимости от их длины, скорости выплавки и размеров перетяжки на примере оптического волокна Corning SMF-28. Тейперы изготовлены на сварочных аппаратах Fujikura FSM-100P, 100P+, LZM-100 и станции Lightel CW-200B. В итоге проведённых экспериментов определена конфигурация тейперов с минимальными потерями, которые составили -0,5 дБ. С использованием станции Lightel CW-200B удалось изготовить модовый адаптер для согласования мод стандартного оптического волокна с сохранением поляризации Fujikura SM15-PS-U25D и высоконелинейного волокна с уменьшённой сердцевиной HNLF PM. За счёт лучшего согласования полей мод потери на соединении данных оптических волокон уменьшены с -3 до -1,25 дБ.

Исследован подход применения методов обучения для настройки моделей нейронных сетей, которые используются для автоматического обнаружения людей в лесостепной местности на изображениях. Для обнаружения применялись модели нейронных сетей YOLOv51, DenseNet, CenterNet, InceptionV3, Xception, Faster R-CNN. Среди представленных моделей наилучшие результаты продемонстрировала дообученная нейронная сеть YOLOv51, которая позволила с точностью 0,8795 на тестовой выборке по метрике F1-score с пороговым значением 0,5 определять людей по графическим изображениям.

Увеличение пропускной способности каналов отпической связи с помощью амплитудной и фзовой модуляции практически достигло предела. Актуальной задачей является увеличение информационной емкости каналов передачи данных посредством использования орбитального углового момента (ОУМ) лазерных пучков для кодирования информации. Данный подход в атмосферно-оптических системах связи ограничен искажающим влиянием атмосферной турбулентности, затрудняющим декодирование и снижающим скорость передачи данных. Распределения интенсивности вихревых пучков с противоположными по знаку ОУМ в случае однородных сред являются тождественными, что ограничивает использование знака ОУМ для кодирования информации. Оцениваются принципиальные возможности применения нейронных сетей для распознавания противоположных по знаку ОУМ вихревых пучков в турбулентной атмосфере по картинам распределений интенсивности. Исследование выполнено на основе численного моделирования распространения пучков Лагерра-Гаусса в турбулентной атмосфере и использования полученных картин распределений интенсивности для обучения и тестирования нейронных сетей. Впервые показано, что применение нейронных сетей позволяет распознавать противоположные по знаку ОУМ по картинам распределений интенсивности в случае распространения пучков Лагерра-Гаусса в турбулентной атмосфере с точностью более 90%. Полученные результаты могут быть полезны разработчикам и исследователям атмосферно-оптических систем передачи информации, использующих ОУМ вихревых пучков.

Важная роль диоксида серы (SO₂) в зимне-весенней стратосфере Арктики заключается в том, что серные соединения SO₂ и H₂SO₄ (наряду с азотной кислотой HNO₃) являются основным строительным материалом при образовании полярных стратосферных облаков (ПСО). Исследуются максимальные концентрации и общее содержание SO₂ в четырех арктических пунктах: Эврика (Канада), Ню-Олесунн (Норвегия), Туле (Гренландия), Резольют (Канада). Для этого используются минимальная температура воздуха, максимальное отрицательное отклонение концентрации озона от многолетнего среднего и максимальная концентрация диоксида серы в стратосфере Арктики, а также общее содержание озона и диоксида серы, рассчитанные на основе их высотных профилей. Профили температуры и отношений смеси озона получены из наблюдений Aura MLS за 2005-2022 гг.; профили отношений смеси диоксида серы рассчитаны по данным наблюдений Aura MLS за 2010/11, 2019/20, 2020/21, 2021/22 гг. Результаты работы могут быть полезны для исследования влияния SO₂ на образование полярных стратосферных облаков и разрушение O₃ в зимне-весенней стратосфере Арктики.

Одной из актуальных экологических задач на сегодняшний день является мониторинг нефтяных загрязнений земной поверхности. Статья посвящена экспериментальному исследованию гиперспектрального метода обнаружения загрязнений нефтепродуктами земной поверхности в ближнем ИК-диапазоне. Приведены результаты измерений на созданной лабораторной установке коэффициента спектральной яркости образцов почв, загрязненных различными типами нефтепродуктов, в спектральном диапазоне 1,6-2,5 мкм. Исследовано влияние влажности почв и осадков на вид спектров отражения почв (различные вида песка и почвы из лесных и парковых зон), загрязненных нефтепродуктами (товарная нефть Московского и Рязанского НПЗ, керосин, газовый конденсат, различные марки бензина, моторных масел и дизельного топлива). Показано, что спектральные «провалы» около 1,73 и 2,3 мкм (характерные для почв, загрязненных нефтепродуктами) в большинстве случаев остаются в спектрах отражения в условиях умеренно влажной почвы, умеренного «дождя» и даже сильного «дождя». Результаты работы созданной нейронной сети показывают, что для 14 спектральных каналов с разрешением 10 нм в диапазоне 1,6-2,4 мкм вероятность обнаружения нефтяных загрязнений земной поверхности в условиях умеренно влажной почвы и умеренного «дождя» больше 99%, а при сильно влажной почве и сильном «дожде» - более 88%. Результаты исследования могут быть использованы при разработке систем дистанционного мониторинга утечек из нефтепроводов.

Полярный стратосферный вихрь в Северном полушарии Земли в зимний период значительно варьирует от года к году. Эти вариации периодически приводят к возникновению внезапных стратосферных потеплений (ВСП). Такие события значительно меняют циркуляцию и химический состав полярной стратосферы. На основе данных реанализа ERA5 проведено исследование колебаний полярной стратосферы Северного полушария с 1979 по 2023 г. На основе метода текущих спектров исследована изменчивость периодичности волновых процессов в полярной стратосфере для разных временных промежутков. В качестве основного индикатора волновых свойств стратосферы используется поле вертикальной компоненты скорости ветра в области между 60 и 90° с.ш. Показано, что в отдельные годы колебания стратосферы совпадают по периоду или находятся вблизи периодов главных волн (двухнедельного и месячного) лунного гравитационного прилива. Обсуждаются причины и следствия такой синхронизации колебательных процессов в стратосфере с лунным гравитационным приливом. Результаты исследования позволяют лучше понять механизмы формирования и протекания ВСП, а также изучить прогнозирование таких событий.

Работа направлена на заполнение «белого пятна» на глобальной карте измерений характеристик турбулентного энергообмена. Оценивается опыт создания региональной системы мониторинга турбулентного энергообмена атмосферы с подстилающей поверхностью. Разработана оригинальная технология построения наблюдательной сети на базе ультразвуковых автоматических метеостанций отечественного производства. На ее основе развернута система TomskFluxNet - первая городская сеть наблюдений за характеристиками турбулентного энергообмена атмосферы с поверхностью в Северной Евразии с выраженным континентальным климатом. Получены первые экспериментальные результаты, на основе которых выявлены значительные различия турбулентных потоков тепла и импульса над городской и природной подстилающей поверхностью. Полученные данные могут быть использованы для проверки и совершенствования параметризаций городской поверхности, которые активно развиваются в моделях системы «Земля - атмосфера», и прогноза погоды.