Автодинная интерферометрия при гармонической токовой модуляции лазерного излучения тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.21, кандидат наук Астахов Елисий Игоревич

• Астахов Елисий Игоревич
• кандидат наук
• 2017

Оглавление диссертации кандидат наук Астахов Елисий Игоревич

ВВЕДЕНИЕ

1. КРИТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ ЛАЗЕРНОЙ АВТОДИННОЙ ИНТЕФЕРОМЕТРИИ

1.1. Влияние внешней оптической обратной связи на форму и спектр автодинного сигнала

1.2. Лазерные автодинные методы для определения микро- и нановибраций внешнего отражателя

1.3. Метод наложения дополнительных механических колебаний

1.4. Автодинный сигнал при модуляции длины волны лазерного излучения

1.5. Измерения наноперемещений зонда в ближнеполевых сканирующих СВЧ-микроскопах методом лазерной автодинной интерферометрии

2. АВТОДИННАЯ ИНТЕРФЕРОМЕТРИЯ НАНОВИБРАЦИЙ ПРИ МОДУЛЯЦИИ ДЛИНЫ ВОЛНЫ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

2.1. Формирование автодинного сигнала при нановибрациях отражателя и модуляции длины волны лазерного излучения

2.2. Численное моделирование и решение обратной задачи по определению амплитуд нановибраций отражателя

2.3. Измерения амплитуд нановибраций объекта с помощью частотномодулированного лазерного автодина

3. АВТОДИННАЯ ИНТЕРФЕРОМЕТРИЯ РАССТОЯНИЯ ПО ГАРМОНИКАМ ВЫСОКИХ ПОРЯДКОВ НИЗКОЧАСТОТНОГО

СПЕКТРА ПОЛУПРОВОДНИКОВГО ЛАЗЕРА

3.1. Связь спектральных составляющих частотномодулированного автодинного сигнала с функциями Бесселя первого рода при

гармонической модуляции длины волны излучения лазерного диода

3.2. Компьютерное моделирование автодинного сигнала и его низкочастотного спектра при гармонической модуляции длины волны излучения лазерного диода

3.3. Анализ изменения амплитуд спектральных составляющих низкочастотного спектра автодинного сигнала при больших значениях глубины модуляции длины волны лазерного излучения

3.4. Измерения расстояний до объекта по высокочастотным амплитудам составляющих низкочастотного спектра лазерного автодина

3.5. Специфика спектра промодулированного по амплитуде автодинного сигнала на частоте токовой модуляции

3.6. Примеры применения разработанной методики

4. ЛАЗЕРНАЯ АВТОДИННАЯ РЕГИСТРАЦИЯ НАНОПЕРЕМЕЩЕНИЙ ЗОНДА БЛИЖНЕПОЛЕВОГО СКАНИРУЮЩЕГО СВЧ-МИКРОСКОПА

4.1. Зависимость фазы автодинного сигнала от расстояния до отражателя при модуляции длины волны лазерного излучения

4.2. Моделирование автодинного сигнала полупроводникового лазера, входящего в состав ближнеполевого сканирующего СВЧ-микроскопа для контроля наноперемещений зонда

4.3. Зависимость автодинного сигнала полупроводниковой лазерной системы от положения зонда СВЧ-микроскопа при его движении

4.4. Применение разработанной методики

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список литературы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Автодинная интерферометрия при гармонической токовой модуляции лазерного излучения»

ВВЕДЕНИЕ

Современные лазерные измерительные системы нередко используют принципы обработки сигналов, развитые в радиофизике и лазерной физике [1-4]. В частности, к ним относятся автодинные системы.

Теории СВЧ-автодинных систем и их практическому применению посвящено большое число публикаций, например [5,6]. При этом достижения в области физики автодинных СВЧ-систем могут быть использованы в области физики лазерных систем и наоборот. Возможно также создание систем, в состав которых одновременно входят и лазерные и СВЧ-автодинные генераторы. Примером такой системы может служить исследованный в настоящей работе ближнеполевой СВЧ-микроскоп с ближнем полем, создаваемым полупроводниковым СВЧ генератором, работающим в автодином режиме, в котором для контроля расстояния между зондом и исследуемой поверхностью используется лазерный автодинный интерферометр.

Полупроводниковые лазеры, работающие в режиме автодинного детектирования, широко используются для измерения расстояния, скорости, перемещения, ускорения и вибраций объектов [7-17]. Разрешающая способность таких измерений ограничивается длиной волны лазерного излучения. Повышение разрешающей способности определения этих характеристик возможно при использовании методов лазерной интерферометрии. Сочетание лазерной интерферометрии с автодинным режимом работы лазера позволяет повысить чувствительность методов интерферометрии к изменению измеряемых параметров. Развитие методов автодинной лазерной интерферометрии с использованием полупроводниковых лазерных диодов на квантоворазмерных структурах в качестве источников излучения содержится, в частности, в работах [18-24].

Одной из проблем, которую приходилось решать при создании измерительных устройств, является проблема точности измерения расстояния при удалении источника излучения от измеряемого объекта. При увеличении расстояния между источником излучения и исследуемым объектом точность определения измеряемого параметра уменьшается. С целью устранения этого противоречия авторами работ [25-44] предложены различные способы решения этой проблемы.

Автором работы [36] предложено использовать разложения лазерного автодинного сигнала в ряд Фурье и в ряд по функциям Бесселя и использовать амплитуды спектральных составляющих этих рядов для определения амплитуды вибраций отражателя. Также в этой работе определена область спектра автодинного сигнала, из которой следует выбирать спектральную составляющую, обладающую максимальным значением амплитуды, поскольку только эти спектральные составляющие пропорциональны функциям Бесселя одного знака. Однако, использование для расчетов только ограниченной области спектра автодинного сигнала уменьшает диапазон измеряемых параметров, например, амплитуд вибраций.

Авторами работ [16,17] предложен алгоритм решения обратной задачи по определению амплитуд механических колебаний сложного периодического движения в лазерной гомодинной системе с использованием метода наименьших квадратов и показана высокая помехоустойчивость этого метода. Однако решение обратной задачи с использованием только функции автодинного сигнала не позволяет однозначно восстанавливать вид сложного движения объекта.

При решении обратной задачи требуется теоретическое описание наблюдаемых характеристик, совпадающих с экспериментом. В СССР теорию автодинов развил И.Л. Берштейн, известный учёный по теории генераторов [45]. И.Л. Берштейн впервые поставил и весьма корректно решил

задачу о воздействии на автоколебательную систему собственного сигнала, отраженного от движущейся цели [46].

Значительный вклад в теорию автодинного детектирования в полупроводниковых лазерах внесли работы Н.Г. Басова с сотрудниками [47,48], Р.Ф. Казаринова, Р.А. Суриса, А.А.Тагера [49,50], Е. М.Гершензона с сотрудниками [51].

В работе Р.Ф. Казаринова и Р.А. Суриса [49] в систему уравнений для амплитуды электромагнитного поля и баланса инжектированных электронов в активном слое полупроводникового лазера вводится функция, описывающая внешнее возмущение, вносимое вводимой в резонатор полупроводникового лазера электромагнитной волной. Н.Г. Басовым с сотрудниками [47,48] совместно с уравнением для восприимчивости эта система трех уравнений была использована для расчета амплитуды и частоты генерируемых колебаний при воздействии отраженной электромагнитной волны и для описания влияния фазового набега возвратившейся в резонатор волны на форму автодинного сигнала [52]. Предложенная в работах [53,54] модификация скоростных уравнений, в которой учитывается вклад спонтанного излучения в генерируемые моды, оказалась применимой для описания процессов на пороге генерации, что важно для автодинных систем, поскольку именно вблизи порога генерации коэффициент автодинно-го усиления имеет максимальное значение [4,54].

Поскольку система скоростных уравнений не подходит для описания когерентного автодинного приема, требующего анализа фазовых соотношений прямой и отраженной волны, Р. Лэнгом и К. Кобаяши [55] была предложена система дифференциальных уравнений для амплитуды, фазы электромагнитного поля и концентрации носителей заряда. При этом, в уравнение для амплитуды поля включено слагаемое, учитывающее внешнюю оптическую обратную связь.

Авторами [35, 38] предложено учитывать влияние внешней оптической обратной связи на форму и низкочастотный спектр автодинного сигнала, сформированного при отражении лазерного излучения от вибрирующего объекта, и представлен алгоритм восстановления амплитуды колебаний отражателя с учетом внешней оптической обратной связи.

Автором работы [39] предложен алгоритм решения неустойчивой задачи восстановления механического движения отражателя в интерференционной системе с использованием Фурье - анализа интерференционного сигнала. Также предложен новый метод восстановления закона движения отражателя интерференционной системы, основанный на использовании вейвлет - преобразования конструируемой из сигнала функции. Однако применение вейвлет - преобразования только для функции автодинного сигнала не позволяет однозначно восстанавливать вид механического движения объекта.

Автором работы [40] предложен метод, позволяющий определять амплитуды нановибраций отражателя, основанный на анализе двух первых спектральных составляющих автодинного сигнала. Однако такой метод может быть использован для определения амплитуды нановибраций только в ограниченном диапазоне амплитуд механических колебаний.

Значительный интерес представляет исследование возможностей ав-тодинной интерферометрии при модуляции длины волны лазерного излучения, которая реализуется за счет токовой модуляции лазерного диода. В настоящее время развита теория формирования автодинного сигнала при пилообразной токовой модуляции. Достигнуты успехи в направлении измерения абсолютных расстояний по спектру автодинного сигнала при пилообразной токовой модуляции лазерного излучения [41-43]. Однако авто-динная интерферометрия при пилообразной токовой модуляции имеет существенные ограничения в разрешающей способности при измерении малых расстояний.

Автором работы [44] предложен метод определения расстояния до объекта, основанный на измерении низкочастотного спектра лазерного автодина при гармонической модуляции длины волны излучения лазерного диода. На основе этой методики продемонстрирована возможность измерения профиля поверхности. В качестве исследуемого объекта использовалась деталь «ступенчатый фланец», изготовленная с точностью 0.1 мм на токарном станке с программным управлением с высотой каждой ступени, составляющей 0.5 мм. Полученная в этой работе [56] точность измерения профиля поверхности составила 65 мкм.

Наличие в спектре автодинного сигнала нескольких спектральных составляющих может приводить к неоднозначности при восстановлении измеряемых параметров деформации или расстояния до объекта. Это связано с тем, что разложение в ряд по функциям Бесселя, характеризующим амплитуды спектральных составляющий этого спектра, имеют фиксированную область однозначности по аргументу. В этом случае при изменении расстояния до объекта необходимо постоянно изменять глубину токовой модуляции лазерного диода, что в свою очередь, требует постоянной предварительной калибровки измерительной системы. При этом, не был проведен анализ предложенного метода для случая, когда в качестве информационных характеристик используются гармоники высоких порядков низкочастотного спектра.

Таким образом, в предложенных методах для определения микронных отличий в расстоянии приходится использовать предварительно отка-либрованное изменение расстояния между отражателем и источником излучения. В предложенных решениях не удалось получить точность в определении изменения расстояния при удалении источника излучения от отражателя на расстоянии ~ 10 см, не превышающую ~ 65 мкм.

В то же время существует задача, в которой при удалении источника излучения от измеряемого объекта на величину порядка единиц сантимет-

ров необходимо определять изменение расстояния в единицы нанометров. Такая ситуация характерна, например, для ближнеполевой сканирующей СВЧ-микроскопии, в которой зонд находится на некотором расстоянии от измеряемого объекта, и расстояние между источником излучения и зондом во время сканирования должно поддерживаться постоянным.

Современная зондовая микроскопия основана на контроле параметров покрытий с помощью зондов, находящихся на микро- и нанометровых расстояниях от измеряемой поверхности. В ближнеполевых СВЧ-микроскопах используют режим работы, при котором в качестве зондирующего фигурирует поле нераспространяющегося типа волны [57-59], так называемое ближнее поле. Амплитуда этого поля быстро затухает по мере его удаления от источника. Образующие его волны в зарубежной литературе называют эванесцентными, в отечественной - затухающими.

Обеспечение заданного расстояния от зонда до поверхности объекта является актуальной задачей, решаемой в известных устройствах методами обратной связи по регистрируемому сигналу [60]. Их использование существенно усложняет схему ближнеполевого сканирующего СВЧ-микроскопа и его применение для измерений.

Предложенное авторами [60] применение для контроля расстояния между зондом и исследуемым объектом сочетания ближнеполевого сканирующего СВЧ-микроскопиа с атомно-силовым микроскопом также значительно усложняет как само устройство, так и методику его использования. Поэтому решение такого рода задач представляется актуальным, т.к. открывает перспективу расширения области применения ближнеполевой сканирующей СВЧ-микроскопии, повышения достоверности получаемых с ее использованием результатов.

Таким образом, актуальность темы диссертационной работы обусловлена необходимостью расширения теоретических представлений о физике лазерных автодинных систем и их использовании для решения прак-

тических задач разработки новых методов лазерных интерференционных измерений расстояний, нанометровых смещений и вибраций. Это, в свою очередь, обуславливает актуальность рассмотрения режима работы полупроводникового автодина при изменении длины волны генерируемого лазерного излучения и анализа изменения амплитуд его спектральных составляющих.

На основании вышеизложенного была сформулирована цель диссертационной работы: выявление особенностей формирования автодинного сигнала при гармонической токовой модуляции и разработка методов измерения по низкочастотному спектру автодинного сигнала расстояния, на-носмещений и нановибраций, и их применение для регистрации наносме-щений зонда ближнеполевого сканирующего СВЧ микроскопа.

В качестве задач, которые необходимо решить, в диссертационной работе сформулированы следующие:

1. Установление особенностей формирования автодинного сигнала и анализа изменения амплитуд спектральных составляющих его низкочастотного спектра при большой глубине гармонической токовой модуляции.

2. Определение амплитуды нановибраций с помощью частотно-модулированного сигнала лазерного автодина;

3. Разработка методов автодинной интерферометрии расстояния по наборам гармоник высоких порядков низкочастотного спектра при модуляции длины волны излучения полупроводникового лазера;

4. Разработка методов лазерной автодинной регистрации нанопе-ремещений при модуляции длины волны лазерного излучения;

5. Разработка метода регистрации наносмещений зонда ближне-полевого сканирующего СВЧ микроскопа

6. Создание ближнеполевого сканирующего СВЧ-микроскопа, сочетающего в себе достоинства полупроводникового лазерного и СВЧ измерительных устройств, работающих в автодином режиме

Новизна исследований, проведенных в ходе выполнения диссертационной работы, состоит в следующем:

1. Разработан метод определения амплитуды нановибраций объекта по спектру частотно-модулированного сигнала полупроводникового лазерного автодина, позволяющий значительно повысить точность измерений вследствие использования гармонической частотной модуляции излучения лазерного автодина для калибровки системы;

2. Разработан метод определения расстояния при модуляции длины волны излучения, показана универсальность применения соотношений, связывающих фазу автодинного сигнала и амплитуды спектральных гармоник автодинного сигнала, в случае использования подавления амплитудной модуляции автодинного сигнала на частоте токовой модуляции, позволяющего исключить из измеряемого сигнала спектральные составляющие, обусловленные амплитудной модуляцией;

3. Разработан метод определения наноперемещений при модуляции длины волны лазерного излучения, демонстрирующий высокую точность в пределах четверти длины волны излучения лазера;

4. Показана теоретически и подтверждена экспериментально возможность определения величины зазора между зондом ближнеполевого сканирующего СВЧ-микроскопа и исследуемой с его помощью поверхностью, используя возможности лазерной автодинной интерферометрии при гармонической модуляции длины волны излучения лазера.

5. Впервые создан ближнеполевой сканирующий СВЧ-микроскоп, сочетающий в себе достоинства полупроводникового лазерного и СВЧ измерительных устройств, работающих в автодином режиме.

Новизна полученных результатов подтверждается защитой их патентами на изобретения.

Достоверность полученных теоретических результатов обеспечивается строгостью используемых математических моделей, соответствием результатов численного и натурного экспериментов. Достоверность экспериментальных результатов обеспечивается применением стандартной измерительной аппаратуры, высокой степенью автоматизации процесса регистрации экспериментальных данных, а также их соответствием результатам, полученным при компьютерном моделировании автодинного сигнала и его спектра при модуляции длины волны лазерного излучения.

Практическая значимость полученных результатов заключается в следующем:

Разработанный метод определения амплитуды нановибраций объекта по спектру автодинного сигнала частономодулированного полупроводникового лазерного автодина позволяет значительно повысить точность измерений вследствие использования гармонической частотной модуляции излучения лазерного автодина для калибровки системы по сравнению с методом, использующим наложение на объект дополнительных механических вибраций.

Разработанный метод определения расстояния при модуляции длины волны излучения позволяет определить область однозначности измерений при использовании гармоник высоких порядков низкочастотного спектра автодинной системы.

Разработанный метод определения наноперемещений позволяет определять величины зазора между зондом и исследуемой поверхностью в зондовой микроскопии, используя возможности лазерной автодинной интерферометрии при гармонической модуляции длины волны излучения лазера, что способствует повышению точности измерений и чувствительности к изменению параметров исследуемого объекта. Разработан ближнеполевой сканирующий СВЧ микроскоп, совмещенный с устройством контроля зазаора между зондом и исследуемой поверхностью.

Впервые создан ближнеполевой сканирующий СВЧ-микроскоп, сочетающий в себе достоинства полупроводникового лазерного и СВЧ измерительных устройств, работающих в автодином режиме, и обладающий лучшими основными характеристиками.

На защиту выносятся следующие положения и результаты:

1. При измерениях нановибраций для калибровки автодинного сигнала токовая модуляция длины волны лазерного автодина позволяет исключить необходимость наложения на объект дополнительных механических вибраций.

2. При подавлении амплитудной составляющей автодинного сигнала, связанной с токовой модуляцией лазерного диода, за счет вычитания из измеряемого отношения спектральных составляющих автодинного сигнала, связанных с амплитудной модуляцией, но сохранении в этом отношении модуляции фазы, формируемый сигнал будет иметь вид, аналогичный сигналу, полученному при гармонических вибрациях отражателя.

3. Существует область однозначной зависимости отношения спектральных составляющих спектра автодинного сигнала от величины смещения отражателя при токовой модуляции лазерного диода.

4. При токовой модуляции длины волны по гармоническому закону в спектре автодинного сигнала наблюдается периодическое изменение амплитуд его спектральных составляющих, обусловленное свойствами стоячей волны во внешнем резонаторе автодинной системы и связанное с изменением стационарной фазы автодинной системы.

5. При использовании гармоник высоких порядков низкочастотного спектра автодинной системы существует область однозначной зависимости отношения этих спектральных составляющих от расстояния до отражателя, не зависящая от начальной фазы автодинного сигнала и смещающаяся в область высоких частот.

6. Совокупность автодинного ближнеполевого СВЧ-микроскопа и полупроводникового частотномодулированного лазерного измерителя расстояний обеспечивает создание сканирующего зондового прибора для контроля неоднородностей материалов с повышенной точностью. Погрешность в измерении диэлектрической проницаемости с использованием предложенного прибора не превышает 10-4.

На защиту также выносятся способы измерений амплитуд вибраций и расстояний, созданные на основе выявленных физических закономерностей, защищенные 2 патентами РФ.

Апробация работы. Работа выполнена на кафедре физики твердого тела и кафедре медицинской физики Саратовского государственного университета в 2012-2017 годы. Основные положения и результаты, полученные в ходе выполнения диссертационной работы, докладывались и обсуждались на:

• XI Всероссийской конференции молодых ученых «Наноэлектро-ника, нанофотоника и нелинейная физика» (г. Саратов, 2016, 2017);

• Всероссийской научной школе-семинаре «Взаимодействие сверхвысокочастотного, терагерцового и оптического излучения с по-

лупроводниковыми микро- и наноструктурами, метаматериалами и биообъектами» (г.Саратов, 2014, 2015, 2016, 2017).

• Международной конференции «Saratov Fall Meeting - 2017».

• На семинарах кафедры медицинской физики, кафедры физики твердого тела.

Полученные в диссертационной работе результаты использованы при выполнении НИР в рамках государственного задания ВУЗам на выполнение НИР (НИР «Исследование механизмов резонансного взаимодействия излучения СВЧ и терагерцового диапазона с неоднородными структурами, содержащими включения с управляемыми характеристиками в виде композитов» на 2012-2014 годы, Государственное задание Минобрнау-ки России в сфере научной деятельности (проектная часть) по Заданию №16.1575.2014/K НИР «Исследование эффектов резонансного взаимодействия электромагнитного излучения сверхвысокочастотного и терагерцо-вого диапазонов с неоднородными микро- и наноструктурами и композитами», 2014-2016 годы)

Результаты, полученные в ходе выполнения диссертационной работы, использованы в учебном процессе для подготовки студентов факультета нано- и биомедицинских технологий СГУ, обучающихся по направлениям бакалавриата и магистратуры «Физика», «Электроника и наноэлек-троника».

По результатам исследований, выполненных при работе над диссертацией, опубликовано 13 работ, в том числе 8 работ в изданиях, входящих в перечень ВАК, 6 статей в журналах, 3 из которых включены в базу данных SCOPUS, материалы 5 докладов на всероссийских конференциях, получены 2 патента на изобретение РФ.

Личное участие автора в этой работе выразилось в теоретической разработке и практической реализации метода определения амплитуды на-новибраций при модуляции длины волны лазерного излучения, теоретиче-

ской разработке и практической реализации метода определения изменяющегося во времени ускорения при микро- и наносмещениях объекта по автодинному сигналу полупроводникового лазера.

Диссертация состоит из введения, пяти разделов, заключения и списка литературы. Общий объем диссертации составляет 111 страниц машинописного текста, включая 32 рисунка и 3 таблицы. Список литературы содержит 142 наименования и изложен на 16 страницах.

Во введении обоснована актуальность темы исследований, сформулирована цель диссертационной работы, определена новизна исследований, обсуждена практическая значимость полученных результатов, приведены основные положения, выносимые на защиту, изложено краткое содержание диссертации.

В первом разделе приведены результаты критического анализа исследований эффекта автодинного детектирования, приведен критический анализ методов измерений, основанных на использовании эффекта авто-динного детектирования в полупроводниковых лазерах, рассмотрены лазерные автодинные методы для определения характеристик движения внешнего отражателя, расстояния, перемещений и вибраций. Достигнутые успехи лазерной интерферометрии сдерживаются необходимостью калибровки автодинного сигнала и его спектра путем наложения дополнительных механических возбуждений на исследуемый объект. В частности, актуальным является определение амплитуды нановибраций без наложения дополнительных механических вибраций на исследуемый объект, но при модуляции длины волны лазерного излучения, анализ спектра автодинного сигнала при большой глубине гармонической токовой модуляции, определение наноперемещений при модуляции длины волны лазерного излучения, позволяющее контролировать величины зазора между зондом ближ-неполевого сканирующего СВЧ-микроскопа и исследуемой с его помощью поверхностью.

Во втором разделе исследованы особенности формирования автодинного сигнала полупроводникового лазера, работающего в режиме модуляции длины волны лазерного излучения, при нановибрациях отражателя. Показано, что использование частотномодулированного излучения полупроводникового лазерного автодина позволяет с высокой точностью определять амплитуду нановибраций объекта без использования дополнительного механического возбуждения колебаний с микронной амплитудой в измеряемом объекте.

В третьем разделе сформулированы принципы формирования авто-динного сигнала и его спектра при модуляции длины волны лазерного излучения. Показано, что модуляция длины волны лазерного излучения приводит к переходу от гармонической формы автодинного сигнала к форме, характеризуемой спектром с гармоническими составляющими частоты модуляции лазерного излучения. Подобное свойство характерно только для интерференционной системы, в которой амплитуда продетектированного сигнала зависит по гармоническому закону от фазы отраженного лазерного излучения.

Проведен анализ низкочастотного спектра интерференционного сигнала при больших девиациях длины волны лазерного излучения. Наличие в спектре автодинного сигнала нескольких спектральных составляющих может приводить к неоднозначности при восстановлении измеряемых параметров деформации или расстояния до объекта. Разработан метод определения расстояния при модуляции длины волны излучения полупроводникового лазера. Показана универсальность применения соотношений, связывающих фазу и амплитуды спектральных гармоник автодинного сигнала, в случае использования подавления амплитудной модуляции авто-динного сигнала на частоте токовой модуляции, позволяющего исключить из измеряемого отношения спектральных составляющих автодинного сиг-

нала амплитудной модуляции. Описано практическое применение разработанной методики, на которую получен патент на изобретение РФ.

В пятом разделе исследована фаза автодинного сигнала при модуляции длины волны лазерного излучения. Проведено компьютерное моделирование изменения амплитуд спектральных гармоник автодинного сигнала при наноперемещениях отражателя. Проведены измерения наноперемеще-ний с использованием электромагнитного транслятора фирмы $ТА№ОА модель 8МУТ40-13, входящего с состав действующего макета ближнепо-левого сканирующего СВЧ микроскопа. Показано, что погрешность определения величины наноперемещений по набору спектральных составляющих спектра автодинного сигнала предложенным методом не превышает 15%.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Астахов Елисий Игоревич, 2017 год

Список литературы

1. Елисеев П. Г. Введение в физику инжекционных лазеров. М: Наука, 1983. 294 с.

2. Коронкевич В. П., Ханов В. А. Современные лазерные интерферометры. Новосибирск: Наука, Сибир. отд., 1985. 182 с.

3. Дубнищев Ю. Н., Ринкевичус Б. С. Методы лазерной доплеровской анемометрии. М.: Наука, 1982. 303 с.

4. Семенов А. Т. Инжекционный лазер в режиме автомодуляции// Квантовая эл-ка. 1971. №6. C. 107.

5. Малыкин Г.Б., Носков В.Я., Смольский С.М. У истоков автодинной тематики в СССР // Радиотехника. 2012. № 6. С. 20-24.

6. Носков В.Я., Смольский С.М. Сто лет автодину: исторический очерк основных этапов и направлений развития автодинных систем. Радиотехника. 2013. № 8. С. 091-101.

7. Koelink M.H., Slot M., F.F.de Mul, et.al. Laser Doppler velocimeter based on the self-mixing effect in a fiber-coupled semiconductor laser: theory // Appl.Opt. - 1992. - V.31. - P.3401-3408.

8. Jentink H.W., F.F. de Mul, et.al. Small laser Doppler velocimetr based on the self-mixing effect in diode laser. // Appl.Opt. - 1988. - V.27. - P.379-385.

9. Shinohara S., Mochizuki A., Yoshida H., Sumi M. Laser Doppler velocimeter using the self-mixing effect of a semiconductor laser diode. // Appl.Opt. -1986. - V.25. - P.1417-1419.

10. Koelnic M.H. Direct-contact and self-mixing laser Doppler blood flow velocimetry // Ph.D. Thesis, Twenty University of Technology, Enschede. -1993. P.240.

11. Вагарин В.А., Скрипаль А.В., Усанов Д.А. Об ограничениях в применении спектрального метода определения амплитуды вибраций //Автометрия. 1994. N 1. С.89-90.

12. Вагарин В.А., Скрипаль А.В., Усанов Д.А. Измерение негармонических вибраций спектральным гомодинным методом // Автометрия. 1995. N3. С.103-105.

13. Гангнус С.В., Скрипаль А.В., Усанов Д.А. Определение параметров движений объекта с помощью оптического гомодинного метода // Автометрия. 1999. N1. С.31-37.

14. Kalinkin M.Yu.; Usanov D.A.; Skripal A.V. Determination of mechanical vibration form of external reflector by response of autodyne interference system based on a semiconductor laser // Proc. SPIE. Vol. 3726. 1999. P.49-51.

15. Gangnus S.V., Usanov D.A.; Skripal A.V. Characteristics determination of complicated motion of object by homodyne interference system // Proc. SPIE. Vol. 3726. 1999. P. 226-232.

16. Gangnus S.V., Usanov D.A.; Skripal A.V. Least squares method for least squares solution to the inverse problem of restoring the parameters of complicated periodical movements by the laser interference signal of the homodyne system // Proc. SPIE. Vol. 4002. 2000. P. 151-154.

17. Усанов Д. А., Скрипаль А. В., Гангнус С. В. Решение обратной задачи для восстановления параметров сложного периодического движения в лазерной гомодинной системе // Автометрия. 2001. №1. С. 117-122.

18. Shimizu E.T. Directional discrimination in the self-mixing type laser Doppler velocimeter. // Appl.Opt. - 1987. - V.26. - P.4541-4544.

19. Vikram C.S., McDevitt T.E. Simple spectrum analysis in laser Doppler studies of sinusoidal vibrations. // Opt.Eng. - 1989. - V.28. - P.922-925.

20. Pernick B.J. Self-consistent and direct reading laser homodyne measurement technique. // Appl.Opt. - 1973. - V.12. - P.607-610.

21. Усанов Д.А., Скрипаль А.В., Камышанский А.С. Измерение скорости нанометровых перемещений по спектру автодинного сигнала ла-

зера на квантоворазмерных структурах // Письма в ЖТФ. 2004. №7. С.77-82.

22. Усанов Д.А., Скрипаль А.В., Камышанский А.С. Измерение скорости движения объекта по спектру автодинного сигнала полупроводникового лазера на квантоворазмерных структурах // Микросистемная техника. 2004. №2. С. 19-23.

23. Усанов Д.А., Скрипаль А.В., Камышанский А.С. Нахождение амплитуды нановибраций по двум спектральным составляющим полупроводникового лазерного автодина // Письма в ЖТФ. 2006. Том 32. Вып 17. С. 42-49.

24. Чанилов О. И., Усанов Д. А., Скрипаль А. В., Камышанский А. С. Вейвлет - анализ лазерного интерференционного сигнала при ударном возбуждении отражателя // Письма в ЖТФ. 2005. Т.31. №21. С. 9-16.

25. Скрипаль А. В., Чанилов О. И., Усанов Д. А., Камышанский А. С. Восстановление негармонической функции движения объекта по сигналу полупроводникового лазера, работающего в автодинном режиме // Известия ВУЗов. Прикладная нелинейная динамика. 2005. № 1. С. 79 - 87.

26. Усанов Д.А., Скрипаль Ан.В., Калинкин М.Ю. Восстановление формы сложного движения по сигналу автодинного детектирования полупроводникового лазера // Письма в ЖТФ. 2000. №2. С.125-129.

27. Усанов Д.А., Скрипаль Ан.В., Добдин С.Ю. Определение характеристик колебаний упругой сферической оболочки, заполненной несжимаемой жидкостью, с помощью полупроводникового лазерного автодина // Письма в ЖТФ. 2011. №18. С.65-72.

28. Усанов Д.А., Скрипаль Ан.В., Добдин С.Ю. Определение ускорения при микро- и наносмещениях по автодинному сигналу полупроводникового лазера на квантоворазмерных структурах // Письма в ЖТФ. 2010. №21. С.78-84.

29. Усанов Д.А., Скрипаль Ан.В., Добдин С.Ю. Определение ускорения при неравномерно ускоренных микро- и наносмещениях объекта по автодинному сигналу полупроводникового лазера // Нано- и микросистемная техника. 2010. № 10. С. 51-54.

30. Усанов Д.А., Скрипаль А.В. Измерение микро- и нановибраций и перемещений с использованием полупроводниковых лазерных автодинов // Квантовая Электроника. 2011. Том 41. № 1. С. 86-94.

31. Усанов Д.А., Скрипаль А.В., Авдеев К.С.. Определение расстояния до объекта с помощью частотномодулированного полупроводникового лазерного автодина // Письма в ЖТФ. 2007. Том 33. Вып 21. С. 7277.

32. Д.А. Усанов, А.В. Скрипаль, К.С. Авдеев Измерение с помощью лазерного автодина смещения барабанной перепонки при изменении уровня звукового давления // Известия высших учебных заведений. Прикладная нелинейная динамика. 2008. Том 16. № 6. С. 41-45.

33. Усанов Д.А., Скрипаль А.В., Авдеев К.С. Применение полупроводникового лазерного автодина с модуляцией длины волны излучения для определения расстояния до объекта // Нано- и микросистемная техника. 2009. № 2. С. 43-47.

34. Усанов Д.А., Скрипаль А.В., Кащавцев Е.О., Калинкин М.Ю. Определение амплитуды нановибраций с помощью полупроводникового лазерного автодина с учетом внешней оптической обратной связи // Нано-и микросистемная техника. 2012. № 9. С. 43-49.

35. Усанов Д.А., Скрипаль А.В., Кащавцев Е.О., Добдин С.Ю. Определение ускорения при микро- и наносмещениях объекта по автодинно-му сигналу полупроводникового лазера с учетом влияния внешней оптической обратной связи // ЖТФ. 2013. Том 83, выпуск 7. С. 156-158.

36. Вагарин В.А. Исследование интерференции оптического излучения в гомодинной лазерной системе с вибрирующим отражателем. Дис-

сертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук. - Саратов. - 1996.

37. Калинкин М.Ю. Автодинное детектирование в полупроводниковом лазере при движении внешнего отражателя. Диссертация на соискание ученой степени кан. физ.-мат. наук. - Саратов. - 2000.

38. Кащавцев Е.О. Влияние внешней оптической обратной связи на определение параметров движений отражающих, в том числе биологических, объекто при микро и наносмещениях по автодинному сигналу полупроводникового лазера . Диссертация на соискание ученой степени кан. физ.-мат. наук. - Саратов. - 2012.

39. Чанилов О.И. Восстановление параметров движения отражателя в интерференционной системе с помощью фурье и вейвлет преобразований. Диссертация на соискание ученой степени кан. физ.-мат. наук. - Саратов. - 2005.

40. Камышанский А.С. Исследование параметров сложных движений отражающих объектов, в том числе биологических, по автодинному сигналу полупроводникового лазера. Диссертация на соискание ученой степени кан. физ.-мат. наук. - Саратов. - 2006.

41. Соболев В.С. Активная лазерная интерферометрия с частотной модуляцией / В.С. Соболев, Г.А. Кащеева // Автометрия. - 2008. - Т. 44, № 6. - С. 49-65.

42. Norgia M. Absolute Distance Measurement with Improved Accuracy Using Laser Diode Self-Mixing Interferometry in a Closed Loop /M. Nor-gia, G. Giuliani, S. Donati // IEEE transaction on instrumentation and measurement. - 2007. - Vol. 56, №. 5. - P.1894-1900.

43. Guo D. Self-mixing interferometry based on a double modulation technique for absolute distance measurement / D. Guo, M.Wang // Applied Optics -. 2007. - Vol. 46, № 9. - P. 1486-1491.

44. Авдеев К.С. Автодинный эффект в полупроводниковых лазерах в условиях токовой модуляции и при движущемся отражателе. Диссертация на соискание ученой степени кан. физ.-мат. наук. - Саратов. - 2008.

45. Берштейн И.Л. Об одной схеме с автомодуляцией // Радиотехника. 1946. Т. 1. № 9. С. 63-66.

46. Берштейн И.Л. Воздействие отраженного сигнала на работу лазера. Известия вузов. Радиофизика. 1973. Т. 16. № 4. С. 526-530.

47. Басов Н. Г., Морозов В. Н. Теория динамики инжекционных квантовых генераторов// ЖТФ. 1969. Т.57. С. 617-627.

48. Басов Н. Г., Морозов В. Н., Ораевский А. Н. К теории динамики одномодового квантового генератора// Квант. эл-ка. 1974. Т.1. №10. С. 2264-2274.

49. Казаринов Р. Ф., Сурис Р. А. Гетеродинный прием света ин-жекционным лазером// ЖТФ. 1974. Т.66., вып. 3. C. 1067-1078.

50. Сурис Р. А., Тагер А. А. Когерентность и спектральные свойства излучения полупроводникового лазера с внешним отражателем// Квантовая электроника. 1984. Т.11, №4. C. 35-43.

51. Гершензон Е. М., Туманов Б. Н., Левит Б. И. Автодинные и модуляционные характеристики инжекционных полупроводниковых лазеров// Изв. вузов. Радиофизика. 1980. Т.23, №5. С. 535-541.

52. Маргин А. В. Доплеровский измеритель скорости на основе инжекционного лазера// ЖТФ. 1994. Т.64, вып.1. С. 184-189.

53. Salathe R., Voumard C., Weber Y. Rate equation approach for diode lasers// Opto-electron. 1974. №6. P. 451-456.

54. Ривлин Л. А. Динамика излучения полупроводниковых квантовых генераторов. М.: Сов.радио, 1976. 175 с.

55. Lang R., Kobayashi K. External optical feedback effects on semiconductor injection laser properties// IEEE J. Quantum Electron. 1980. Vol. QE-16. P. 347-355.

56. Усанов Д.А., Скрипаль А.В., Авдеев К.С. Изменение спектра сигнала лазерного полупроводникового автодина при фокусировке излучения // Известия высших учебных заведений. Прикладная нелинейная динамика. 2009. Том 17. № 2. С. 54-65.

57. Усанов Д.А., Горбатов С.С. Резонансы в системе диафрагма-короткозамыкающий поршень // Изв. вузов Радиофизика, 2001. Т. 44. № 12. С. 1046-1049.

58. Усанов Д.А., Горбатов С.С. Волноводный измерительный резонатор // Изв. вузов Радиоэлектроника. 2002. Т.45. № 9. С.26-28.

59. Kleismit R. A., Kazimierczuk M. K. and Kozlowski G. Sensitivity and Resolution of Evanescent Microwave Microscope // IEEE Trans. 2006. V.MTT-54. № 2. P. 639-647.

60. Anlage S.M., Steinhauer D.E., Feenstra B.J., Vlahacos C.P. and Wellstood F.C. Near-field microwave microscopy of materials properties // Microwave Superconductivity Eds. H. Weinstock and M. Nisenoff. - Amsterdam. The Netherlands: Kluwer, 2001. - P. 239-269.

61. Donati S., Giuliani G., Merlo S. Laser diode feedback interferometer for measurements of displacements without ambiguity// IEEE J. Quantum Electron. 1995. Vol. 31, №1. P. 113-119.

62. Donati S., Fazolini L., Merlo S. A PC-Interfaced, compact laserdiode feedback interferometer for dis-placement measurement // IEEE Transactions On Instrumentation And Measurement. 1996. Vol. 45. №6.. P 942-947.

63. Усанов Д.А., Скрипаль А.В. Измерение нанометровых вибраций полупроводниковым лазером на квантоворазмерных структурах, работающим в автодинном режиме // Письма в ЖТФ. 2003. №9. С.51-57.

64. Plantier G., Servagent N., Bosch T., Sourice A. Real-Time Tracking of Time-Varying Velocity Using a Self-Mixing Laser Diode // IEEE Transactions On Instrumentation And Measurement. 2004. Vol. 53, №1. P. 109-115.

65. Bosch T., Servagent N. Optical feedback interferometry for sensing application // Opt. Eng. 2001. Vol. 40. №1. P. 20-27.

66. Giuliani G., Bozzi-Pietra S.. Donati S. Self-mixing laser diode vi-brometer // Meas.Sci.Technol. 2003. Vol. 14. P. 24-32.

67. Norgia M., Donati S. A Displacement-Measuring Instrument Utilizing Self-Mixing Interferometry // IEEE Transactions On Instrumentation And Measurement. 2003. Vol. 52. №6. P. 1765-1770.

68. Donati S., Merlo S., Micolano F. Feedback interferometry with semiconductor laser for high resolution displacement sensing // SPIE Vol. 2783. 1996. P. 203-210.

69. Scalise L., Yu Y., Giuliani G., Plantier G., Bosch T. Self-Mixing Laser Diode Velocimetry: Application to Vibration and Velocity Measurement // IEEE Transactions On Instrumentation And Measurement. 2004. Vol. 53. №1. P. 223- 232.

70. Giuliani G., Norgia M., Donati S. Self-Mixing Laser Diode Vi-brometer for the Measurement of Differen-tial Displacements // Eighth International Conference on Vibration Measurements by Laser Techniques: Advances and Applications, edited by Enrico Primo Tomasini. Proc. of SPIE Vol. 7098. P. 1-5.

71. Giuliani G., Norgia M., Donati S. and Bosch T. Laser diode self-mixing technique for sensing application // J. Opt. A: Pure Appl. Opt. 2002. Vol. 4. P. 283-294.

72. Merlo S., Donati S. Reconstruction of displacement waveforms with a single cannel laser diode feed-back interferometer// IEEE J. Quantum Electron. 1997. Vol. 33. №4. P. 527-531.

73. Усанов Д.А., Скрипаль А.В., Калинкин М.Ю. Формирование автодинного сигнала в полупроводниковом лазере при движении внешнего отражателя // Изв. Вузов «Прикладная нелинейная динамика». 1998. Т.6. №1. С.3-9.

74. Скрипаль А.В., Усанов Д.А., Вагарин В.А., Калинкин М.Ю. Автодинное детектирование в полупроводниковом лазере при движении внешнего отражателя // ЖТФ. 1999. Т.69. №1. С.72-75.

75. Usanov D.A., Skripal A.V. Determination of complex motion form by autodyne detection signal of semiconductor laser // Proc. SPIE Vol. 4827. 2002. P. 385-393. (Fifth International Conference on Vi-bration Measurements by Laser Techniques: Advances and Applications, Enrico P. Tomasini; Ed.)

76. Usanov D.A.; Skripal A.V., Kalinkin M.Yu. Laser interferometry based on autodyne detection in semi-conductor lasers // Proc. SPIE Vol. 4750. 2002. P. 156-162. (ICONO 2001: Quantum and Atomic Op-tics, High-Precision Measurements in Optics, and Optical Information Processing, Transmission, and Storage)

77. Анищенко М.Л., Ермаченко В.М., Головченко А.М., Курочкин

B.Ю., Наумов Н.В., Петровский В.Н., Проценко Е.Д. Регистрация малых колебаний объектов с использованием внутрирезонаторного приема излучения двухмодового газового лазера. // Кв. эл-ка. - 1991. - Т.18. - №5. -

C.653-654.

78. Патент на изобретение РФ №2247395. Способ измерения скорости движения объекта / Усанов Д.А., Скрипаль А.В, Камышанский А.С. Опубл. 27.02.2005. Бюл. №6.

79. Скрипаль А. В., Чанилов О. И., Усанов Д. А., Камышанский А. С. Восстановление негармонической функции движения объекта по сигналу полупроводникового лазера, работающего в автодинном режиме // Известия ВУЗов. Прикладная нелинейная динамика. 2005. №1. С. 79-87.

80. Усанов Д.А., Скрипаль А.В. Определение характеристик вибраций микрообъектов с помощью лазерного излучения // Микросистемная техника. 2003. №7. C.34-42.

81. Usanov D.A., Skripal A.V., Mashkov D.A., Kamyshanskyi A.S. Autodyne measurements of micro and nano vibrations by the low-frequency

spectrum of diode laser // Proc. SPIE Vol. 5503. 2004. P.551-558. (Sixth International Conference on Vibration Measurements by Laser Techniques: Advances and Applications, Enrico P. Tomasini; Ed.)

82. Norgia M., Magnani A., Pesatori A. High resolution self-mixing laser rangefinder // American Institute of physics. Review Of Scientific Instruments. 2012. View online: http://dx.doi.org/10.1063/1.3703311.

83. Marier T., Gornik E. Integrated sensor chip for interferometric displacement measurement // Electronic Letters. 2000. Vol. 36. №9. P. 792-794.

84. Ashby D.E., Jephcott D.F. Measurement of plasma density using a gas laser in infrared interferometer// Appl.Phys. 1963. Vol. 3. №7. P. 13-15.

85. Вагарин В.А., Скрипаль А.В., Усанов Д.А. Измерение негармонических вибраций спектральным гомодинным методом // Автометрия. 1995. N3. С.103-105.

86. Усанов Д.А., Скрипаль А.В., Кащавцев Е.О. Определение формы пульсовой волны по сигналу полупроводникового лазерного автодина // Письма в ЖТФ. 2013. Том 39, выпуск 5. С.82-87.

87. Белоусова И.М., Данилов О.Б., Запрягаев А.Ф. Исследование спектра излучения He-Ne ОКГ при амплитудной модуляции обратным сигналом с доплеровским сдвигом частоты// ЖТФ. 1971. Т.41, №5. С. 10281033.

88. Rudd M.J. A laser Doppler velocimeter employing the laser as a mixer-oscillator // J.Phys.E1. 1968. P.723-726.

89. Берштейн И.Л, Степанов Д.П. Обнаружение и измерение малых обратных отражений лазерного излучения. // Радиофизика. 1973. Т.16. №4. C. 532 - 535.

90. Туманов Б.Н., Левит Б.И., Бабич А.С. Автодинный эффект в газовых лазерах // Радиофизика. 1978. Том 1. №9. C.1260-1267.

91. Захаров Б.В., Мейгас К.Б., Хинрикус Х.В. Когерентное фотодетектирование газовым лазером // Квантовая электроника. 1990. Том 17. №2. C. 240-244.

92. Seko A., Mitsuhashi Y. Self-quenching in semiconductor lasers and its applications in optical memory readout // Appl. Phys. 1975. Vol. 27. №3. P. 140-141.

93. Morikawa T., Mitsuhashi Y. Return-beam-induced oscillations in self-coupled semiconductor lasers // Electron. Lett. 1976. Vol. 12. №17. P. 435436.

94. Burke W.J., Ettenberg M., Kressel H. Optical feed-back effects in CW injection lasers // Appl.Opt. 1978. Vol. 17. №14. P. 2233-2238.

95. Tromborg B., Osmundsen J. H., Olesen H. Stability analysis for a semiconductor laser in an external cavity// IEEE J. Quantum Electron. 1984. Vol.QE-20. P. 1023-1032.

96. Olesen H., Osmundsen J. H., Tromborg B. Nonlinear dynamics and spectral behavior for an external cavity laser// IEEE J. Quantum Electron. 1986. Vol.22. P. 762-773.

97. Усанов Д. А., Скрипаль Ал. В., Скрипаль Ан. В. Физика полупроводниковых радиочастотных и оптических автодинов. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 2003. 312 с.

98. Sudarshanam V.S., Srivasan K. Universal phase calibrating technique for a fiber-optic homodyne inter-ferometer. // Opt.Lett. - 1989. V.14. -P.1287-1289.

99. Усанов Д.А., Скрипаль А.В. Полупроводниковые лазерные автодины для измерения параметров движения при микро- и наносмещениях — Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 2014. 136 с

100. Amann M. C., Bosch T., Lescure M., Myllyla R., and Rioux M., Laser ranging: a critical review of usual technique for distance measurement // Opt. Eng. 40, 10-19 (2001).

101. Gordienko Yu.E., Larkin S.U. and Prokaza A.M. Quantitative Estimation of Physical Processes at a Contactless Scanning Microwave Microscopy // Telecommunications and Radio Engineering. 2012. Vol. 71. P. 265 -276.

102. Björn T. Rosner, Daniel W. van der Weide High-frequency near-field microscopy // Review of Scientific Instruments. 2002. Vol. 73. N.7. P. 2505

103. Anlage S. M., Talanov V. V., Schwartz A. R. Principles of near-field microwave microscopy // Scanning probe microscopy. 2006. Vol. 1. Ed. by S. Kalinin and A. Gruverman, Р.215-253

104. Haddadi K., Gu S., Lasri T. Sensing of liquid droplets with a scanning near-field microwave microscope // Sensors and Actuators A: Physical, 2015. 230. V.170 P. 174

105. Gregory P., Blackburn J. F., Lees K., Clarke R. N., Hodgetts T. E., Hanham S. M. and Klein N. Meas-urement of the permittivity and loss of high-loss materials using a near-field scanning microwave microscope // Ultramicro-scopy. 2016. 161. P.137 - 145

106. Усанов Д.А. Ближнеполевая сканирующая СВЧ-микроскопия и области ее применения. Саратов: СГУ. 2010. 100 с.

107. Farina M., Mencarelli D., Di Donato A., Venanzoni G., Morini A. Calibration Protocol for broadband near-field microwave microscopy // IEEE Transaction on microwave theory and techniques. 2011. V.59. N.10. P.2769-2776

108. Wang F., Clement N., Ducatteau D., Troadec D. Quantitative impedance characterication of sub-10nm scale capacitors and tunnel juctions with an interferometric scanning microwave microscope // Nanotechnology. 2014. 25. 405703. 7p.

109. Imtiaz and S. M. Anlage. Effect of tip geometry on contrast and spatial resolution of the near-field mi-crowave microscope. // Journal of Applied Physics. 2006. 100. 044304

110. Tabib-Azar M., Su D. P., Pohar A., LeClair S. R., Ponchak G. 0.4 mu m spatial resolution with 1 GHz (lambda = 30 cm) evanescent microwave probe // Review of Scientific Instruments. 1999. 70. P.1725 - 1729

111. Abu-Teir M., Golosovsky M., Davidov D., Frenkel A., Goldberger H. Near-field scanning microwave probe based on a dielectric resonator // Review of Scientific Instruments. 2001. 72. 073. P.2079

112. Copty, Golosovsky M., Davidov D. and Frenkel A. Localized heating of biological media using a 1-w microwave near-field probe // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 2004. 52. P.1957 - 1963

113. Lai K., Kundhikanjana W., Kelly M. A. and Shen Z. X. Calibration of shielded microwave probes using bulk dielectrics // Applied Physics Letters. 2008. 93. 123105

114. Farina M., Mencarelli D., Di Donato A., Venanzoni G. and Morini A. Calibration protocol for broad-band near-field microwave microscopy. //IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 2011. 59. P.2769-2776

115. Huber H. P., Moertelmaier M., Wallis T. M., Chiang C. J., Ho-chleitner M., Imtiaz A., Oh Y. J., Schilcher K., Dieudonne M., Smoliner J., Hin-terdorfer P., Rosner S. J., Tanbakuchi H., Kabos P. and Kienberger F. Calibrated nanoscale capacitance measurements using a scanning microwave microscope // Review of Scientific Instruments. 2010. 81. P.9

116. Chisum J. D. and Popovic Z. Performance limitations and measurement analysis of a near-field micro-wave microscope for nondestructive and subsurface detection // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 2012. 60. P.2605 - 2615.

117. Scalise L., Yu Y.G., Giuliani G., Plantier G., Bosch T. Self-mixing laser diode velocimetry: Application to vibration and velocity measurement. // IEEE Transactions on instrumentation and measurement. 2004. Vol.53, Iss. 1. P. 223 - 232.

118. Anlage S.M., Talanov V.V., Schwartz A.R. Principles of Near-fi eld Microwave Microscopy//Scanning Probe Microscopy: Electrical and Electromechanical Phenomena at the Nanoscale. N.Y.: Springer-Verlag, 2007. V. 1. P. 215-253.

119. Mork J., Tromborg B., Christiansen P. L. Bistability and low-frequency fluctuations in semiconductor lasers with optical feedback: a theoretical analysis// IEEE J. Quantum Electron. 1988. Vol. 24. P. 123-133.

120. Грей Э., Мэтьюз Г.Б. Функции Бесселя и их приложения к физике и механике. Пер. с англ. - М.:Изд. Иностранной литературы. - 1949. -386 с.

121. Леденцов Н.Н., Устинов В М., Щукин В.А., Копьев П.С., Алферов Ж.И., Бимберг Д. Гетероструктуры с квантовыми точками: получение, свойства, лазеры// Физика и техника полупроводников. 1998, Том 32, №4. С. 385-410.

122. Патент на изобретение РФ №2247395. Способ определения расстояния до объекта / Усанов Д.А., Скрипаль А.В, Астахов Е.И., Добдин С.Ю. Опубл. 30.08.2017. Бюл. №25.

123. Патент на изобретение РФ № 2 124 700 Дукаревич Ю.Е., Дука-ревич М.Ю. Бесконтактный измеритель расстояний / Опубликовано: 10.01.1999 Заявка: 96117143/28, 15.08.1996

124. Патент на изобретение РФ № 2 267 743 Гаврилюк Л.П., Дани-левич Ф.М., Камач Ю.Э., Козловский Е.Н.,.Пирожков Ю.Б, Шапиро Л.Л. Бесконтактный способ определения расстояний до объекта и устройство для его осуществления / Опубликовано: 10.01.2006 Бюл. № 1 Заявка: 2004116220/28, 31.05.2004

125. Патент на изобретение РФ №2 101 731 Мейнзер Ричард А., Зепке Брюс Е. Устройство на основе лазера для измерения расстояния до совместной цели и/или уровня жидкости / Опубликовано: 10.01.1998 Заявка: 94022473/09, 26.05.1994

126. Патент на изобретение РФ № 2 111 510 Ричард А.Мейнзер, Брюс Е.Зепке Лазерное устройство для измерения расстояния / Опубликовано: 20.05.1998 Заявка: 94026273/09, 19.11.1992

127. Hess K., Vojak B. A., Holonyak N., Jr., Chin R. Temperature dependence of threshold current for a quantum-well heterostucture lasers // Sol. St. Electron. 1980. Vol.23, №6-E. P. 585.

128. Du S., Jinchun Hu J., Zhu Yu, Hu C. // Meas. Sci. Technol., 2017, MST-104913.R1, atpress: https://doi.org/10.1088/1361-6501/aa5f0c

129. Yan L., Chen B, Wang B. //Meas. Sci. Technol. 28 (2017) 045001 (7pp). doi:10.1088/1361-6501/aa5919

130. Amin S., Zabit U., Hussain T., Bernal O.D. // Multi-Topic Conference (INMIC), 2016 19th International DOI: 10.1109/INMIC.2016.7840141

131. Pedrini G., Weidmann P., Singh A., Osten W. // 2016 IEEE 14th International Conference on Industrial Informatics (INDIN) DOI: 10.1109/INDIN.2016.7819227

132. Lai K., Kundhikanjana W., Kelly M.A., Shen Z.X. // Applied Physics Letters 93, 3 (2008).

133. Farina M., Mencarelli D., Di Donato A., Venanzoni G., Morini A. // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques 59, 2769-2776 (2011).

134. Huber H.P., Moertelmaier M., Wallis T.M. // Review of Scientific Instruments 81, 9 (2010)

135. Chisum J.D., Popovic Z. // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques 60, 2605-2615 (2012).

136. Усанов Д.А., А.В.Скрипаль, Астахов Е.И. // Квантовая элек-троника.2014.-т.44, №2 с.184-188. Перевод: Usanov D.A., Skripal A.V., Astakhov E.I. // (2014) Quantum Electronics, 44 (2), pp. 184-188.

137. Астахов Е.И., Усанов Д.А., Скрипаль А.В., Добдин. С.Ю. // Изв. Сарат. ун-та. Нов. сер. Сер. Физика. 2015. Т.15, №3. С. 12-18.

138. Усанов Д.А., Никитов С.А., Скрипаль А.В., Горбатов С.С., Пономарев Д.В., Фролов А.П., Кваско В.Ю. Ближнеполевая СВЧ-микроскопия наноструктур металл-диэлектрик // Электронная техника: СВЧ-техника, № 3 (514), 2012 , стр.71-81.

139. Usanov D.A., Skripal A.V., Abramov A.V., Bogolyubov A.S., Ko-rotin B.N., Feklistov V.B., Ponomarev D.V., Frolov A.P. Near-field microwave microscopy of nanometer-scale metal layers on dielectric substrates // Semiconductors. 2012. Т. 46. № 13. С. 1622-1626.

140. Патент на изобретение РФ № 2 629 651 Д. А. Усанов, А. В. Скрипаль, Е. И. Астахов, С.Ю. Добдин Способ определения расстояния до объекта / Опубликовано: 30.08.2017 Бюл. № 25 Заявка № 2016119049 от 17.05.2016.

141. Патент на изобретение РФ № 2 247 395 Усанов Д.А., Скрипаль А.В., Камышанский А.С. Способ измерения скорости движения объекта / Опубликовано: 27.02.2005 Бюл. № 6 Заявка: 2003125238/28, 14.08.2003

142. Усанов Д.А., Скрипаль А.В., Мерданов М.К., Горлицкий В.О. Волноводный фотонный кристалл, выполненный в виде диэлектрических матриц с воздушными включениями// Журнал технической физики. 2016. Т. 86, вып. 2. С. 65-70.