Проблемы аналого-цифрового преобразования при измерении волнового пакета фемтосекундных импульсов

В представленной статье проведен теоретический анализ и дано системное методологическое обоснование подходов к повышению точности регистрации волновых пакетов фемтосекундных лазерных импульсов. Данная задача на сегодняшний день признается одной из наиболее приоритетных для качественного развития систем импульсной терагерцовой спектроскопии во временнóй области. Обусловлена актуальность проведенного исследования объективной необходимостью нивелирования искажений, вызванных эффектом алиасинга, которые неизбежно возникают при цифровой обработке широкополосных сигналов в условиях ограниченного быстродействия приемных трактов. Предметом авторского внимания выступает построение и верификация аналитической модели, описывающей процесс совместного применения аппаратной антиалиасной фильтрации на базе многослойных метаповерхностей и специализированных алгоритмов субдискретизации (undersampling).В ходе выполнения работы была существенно уточнена математическая модель процесса дискретизации, что позволило в явном виде определить граничные условия, необходимые для корректного восстановления формы импульса без потери фазовой информации. На основе анализа электродинамических характеристик квазиоптических интерференционных структур автором показано, что использование фильтров с крутизной спектрального спада более 30 дБ/октаву формирует надежный теоретический фундамент для увеличения временнóго шага выборки в 6.5 раз — со 125 до 820 фс. Особое внимание в работе уделено вторичной обработке массивов экспериментальных данных, в ходе которой было подтверждено, что расчетная погрешность восстановления ключевых спектральных параметров при реализации предложенного подхода не превышает 2.3 %. Сформулирован итоговый вывод о том, что предложенная в работе интеграция аппаратных и программных решений позволяет кратно снизить требования к частотным характеристикам электроники, обеспечивая при этом прецизионность измерений, достаточную для решения задач неразрушающего контроля и фундаментальной спектроскопии конденсированных сред.