А.Г. Прыгунов1, Ю.А. Шокова2

1,2 Донской государственный технический университет (г. Ростов-на-Дону, Россия)

1 aprygunov@donstu.ru; 2 yshokova@donstu.ru

Постановка проблемы. Постоянное ужесточение требований, предъявляемых в различных областях науки и техники к обеспечению высокоточного измерения параметров перемещений, вибраций, слабых электрических, магнитных и акустических полей, фазовых свойств оптически прозрачных сред, обусловливает актуальность применения методов и способов с использованием голографии, поскольку другие виды измерений или дают требуемой точности или их техническая реализация сложна.

Цель. Провести исследование физических основ использования объемных Фурье-голограмм в конструкциях голографических измерителей.

Результаты. Предложен аналитический метод для определения параметров оптического волнового фронта, экспонированного на Фурье-голограмме, и оптического поля, реконструируемого этой голограммой в зависимости от параметров источников (геометрического положения и начальной фазы излучаемой оптической волны) на этапах записи и реконструкции с использованием геометрооптического приближения. Показано, что использование представленного решения для описания оптических полей при записи и реконструкции голограммы позволяет выявить в явной форме основные закономерности изменения параметров оптического поля, формируемого в результате его реконструкции голограммой, при известных параметрах точечных источников света на этапах записи и реконструкции. Проведено моделирование для исследования взаимосвязи параметров реконструируемого оптического поля и параметрами точечных источников света при записи голограммы и реконструкции ею экспонированного волнового фронта. При этом установлена высокая чувствительность параметров реконструируемого оптического поля к параметрам положения и начальной фазы используемых точечных источников света. Предложена реализация разработанного подхода в виде математического обеспечения для обоснования параметров записи Фурье-голограмм для создания измерителей перемещений, вибраций, слабых электрических, магнитных и акустических полей, фазовых свойств оптически прозрачных сред.

Практическая значимость. Представленный подход можно использовать не только в предметной области построения измерительных устройств, но и в других областях, в которых задачи могут быть формализованы на основе представления оптических волновых полей.

Прыгунов А.Г., Шокова Ю.А. Физические основы и возможности использования объёмных Фурье-голограмм для построения интерферометров // Радиотехника. 2026. Т. 90. № 6. С. 29−39. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202606-03

1. Dejband E., Yao C.-K., Manie Y. C., Huang P.-Y., Lee H.K., Tan T.H., Peng P.C. Tunable Delay Line Interferometer to Improve the Sensing Accuracy of an FBG Sensor System // Photonics. 2022. V. 9. Р. 869.
2. Шарапов Г.А., Крюков А.И., Силивоник П.В. Исследование основных параметров оптических кристаллов в составе акустооптических модуляторов // Радиотехника. 2024. Т. 88. № 10. С. 161-167. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202410-17.
3. Yang S., Zhang G. A Review of interferometry for geometric measurement // Measurement Science and Technology. 2018. V. 29. Р. 102001.
4. Таценко И.Ю., Мельников Н.А., Емельянов А.А., Устинов А.Ю. Модель оптимального сверхвысокочастотного генератора без усилителей // Радиотехника. 2025. Т. 89. № 11. С. 185-192. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202511-23.
5. Fathi M. T., Donati S. Thickness measurement of transparent plates by a self-mixing interferometer // Optics Letters. 2010. V. 35. Р. 1844–1846.
6. Островская Г.В. Голографическая интерферометрия физических процессов // Журнал технической физики. 2016. Т. 61. № 6. С. 1–16.
7. Бударагин Р.В., Курзенков М.И., Радионов А.А., Саласенко З.Ю. Оптический фильтр на основе каскадных длиннопериодных волоконных решеток показателя преломления сердцевины // Радиотехника. 2023. Т. 87. № 11. С. 192−201. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202311-24.
8. Максимин М.А., Сизяков Н.П. Аспекты применение акустооптических модуляторов в системах радиоэлектронной борьбы // Радиотехника. 2025. Т. 89. № 10. С. 155-164. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202510-19.
9. Бобрешов А.М., Коровченко И.С., Олейников А.В., Прохоров К.А., Усков Г.К. Эффективность дифракции при акустооптическом взаимодействии с короткими радиоимпульсами // Радиотехника. 2024. Т. 88. № 9. С. 93-98. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202409-05.
10. Hariharan P. Basics of Holography. Cambridge: Cambridge University Press. 2002. 174 с.
11. Голов Н.А., Савченко В.П., Усачев В.А. Радиофотоника в перспективных радиолокационных системах // Успехи современной радиоэлектроники. 2020. Т. 74. № 12. С. 17–31. DOI: 10.18127/j20700784-202012-02.
12. Фетисов С.Е. Точность измерения параметров, реализуемая в радиолокационной станции с линейной многоканальной цифровой обработкой // Радиотехника. 2025. Т. 89. № 11. С. 43-52. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202511-04.
13. Габриэльян Д.Д., Демченко В.И., Караваев С.В., Михайлов Н.А., Прыгунов А.Г. Тракт формирования управляющего сигнала голографической системы автоматического регулирования усиления и его моделирование // Радиотехника. 2019. Т. 83. № 7(9). С. 215-285. DOI: 10.18127/j00338486-201907(9)-24.
14. Du C., Dutta S., Kurup P., Yu T., Wang X. A review of railway infrastructure monitoring using fiber optic sensors // Sensors and Actuators: A. Physical. 2022. V. 303. Р. 111728.
15. Нагалин А.В., Хильченко Р.Г., Шутько Е.М. Модель процесса адаптивного управления мощностью излучения лазера в условиях помех по величине отраженного от ретрорефлектора оптического сигнала // Радиотехника. 2021. Т. 85. № 1. С. 13−19. DOI: 10.18127/j00338486-202101-02.
16. Ромашко Р.В. Адаптивная голографическая интерферометрия: Техника, прогресс и приложения // Вестник Дальневосточного отделения Российской академии наук. 2021. Т. 218. № 4. С. 40-47.
17. Guo D., Xie Z., Yang Q., Xia W., Yu Y., Wang M. Self-mixing interferometry cooperating with frequency division multiplexing for multiple-dimensional displacement measurement // Photonics. 2023. V. 10. Р. 839.
18. Ramaiah J., Gannavarpu R. Dynamic displacement measurement in digital holographic interferometry using eigenspace analysis // Applied Optics. 2021. V. 60. P. 10468–10476. DOI: 10.1364/AO.444678.
19. Vithin A.V.S., Gannavarpu R. Phase derivative estimation in digital holographic interferometry using a deep learning approach // Applied Optics. 2022. V. 61. № 11. P. 3061-3069.
20. Тимофеев А.Л., Султанов А.Х., Мешков И.К., Гизатулин А.Р. Использование голографических методов передачи изображений по многомодовому оптическому волокну для повышения пропускной способности волоконно-оптических линий связи // Оптический журнал. 2023. Т. 90. № 10. С. 13-23.
21. Ляликов А.М., Авласевич Н.Т. Регулирование чувствительности измерений в голографической интерферометрии динамических периодических структур // Оптический журнал. 2019. Т. 86. № 3. С. 56-60.
22. Савонин С.А., Рябухо П.В., Рябухо В.П. Постобработка голограмм сфокусированного изображения в цифровой голографической интерферометрии // Компьютерная оптика. 2015. Т. 39. № 1. С. 26-35.
23. Барачевский В.А. Современное состояние разработки светочувствительных сред для голографии (обзор) // Оптика и спектроскопия. 2018. Т. 124. № 3. С. 371-399.
24. Аткишкин С.Ф. Экспериментальное исследование интерференционного приемника оперативного измерения частоты с умножением частоты // Радиотехника. 2023. Т. 87. № 11. С. 74−80. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202311-12.
25. Прыгунов А.Г., Корнев А.С., Лазаренко С.В. Оценка чувствительности голографического интерферометра при оптических измерениях // Измерительная техника. 2023. № 10. С. 56-62.
26. Прыгунов А.Г. Особенности применения объемных голограмм в фотонных устройствах телекоммуникационных систем // Радиотехника. 2023. Т. 87. № 1. С. 116-123. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202301-09.
27. Safaryan O.A., Alferova I.A., Zvezdina M.Yu., Prygunov A.G. Optoelectronic devices for measuring radio signal samples and evaluating its accuracy characteristics // Engineering. 2023. V. 4. P. 276-284.
28. Хёнл Х., Мауэ А., Вестпфаль К. Теория дифракции. М.: Мир. 1964. 428 с.