Атермалізація та ахроматизація гібридних оптичних систем інфрачервоного діапазону

Умови (2.12)-(2.15) значно спрощуються для випадку, коли ОС утворена тонкими лінзами, а відстані між компонентами нехтовно малі. За таких умов , а система (2.16) набуває вигляду:

(2.17)

Її розв'язок дасть наочну модель для підбору матеріалів ОС. Поділимо обидві частини рівнянь системи на та введемо нову змінну, яка за змістом відповідає нормованим оптичним силам окремих компонентів:

(2.18)

Тоді систему (2.17) можна переписати наступним чином:

(2.19)

Вона може бути розв'язана відносно незалежних змінних , за умови, що детермінант матириці коефіцієнтів ненульовий. Однак, через велику кількість комбінацій матеріалів, набагато наочнішим буде пошук детермінанту графоаналітично. Для його реалізації доцільно виконати деякі перетворення вихідної системи (2.20).

Введемо незалежні змінні величини залишкової хроматичної аберрації кожного комонента оптичної системи:

(2.21)

Також для зручності об'єднаємо коефіцієнти дисперсії кожного матеріалу із їх оптичними сталими, ввівши нову змінну:

(2.22)

Після вищевказаних перетворень система рівнянь (2.19) матиме вигляд:

 (2.23)

Ця система рівнянь може бути вирішена відносно змінних . Детермінант D матриці коефіцієнтів цієї лінійної системи має вигляд:

(2.24)

Зручно використати [35] графічне представлення властивостей матеріалів на діаграмі для підбору композиції матеріалів системи із ненульовим детермінантом, щоб виконати її подальший аналіз. Через нелінійні властивості термооптичних сталих ( див. рис. 2.1) для кожного температурного та спектрального діапазонів необхідно формувати окрему діаграму.

Рис. 2.1 Графік залежності температурного коефіцієнта зміни показника заломлення від довжини хвилі випромінювання

На рис. 2.2 показано декартову систему координат з початком у точці нуль. По осі абсцис відкладається значення коефіцієнта дисперсії Аббе, а по осі ординат - добуток термооптичної сталої матеріалу та коефіцієнта дисперсії Аббе. Ця діаграма належить до ІЧ-області спектра в діапазоні 3-5 мкм і містить оптичні матеріали, які в ній використовуються. Через близьке розташування різних ДОЕ на діаграмі, вони репрезентовані однією точкою. На рис. 2.3 показано взаємне положення окремих ДОЕ.

Рис. 2.2 Діаграма матеріалів для діапазону 3-5 мікрометрів.

Рис. 2.3 Діаграма розташування ДОЕ для діапазону 3-5 мікрометрів

Якщо необхідно вибрати оптичні матеріали із діаграми рис. 2.2 для отримання атермалізованої та ахроматизованої ОС, то необхідно пам'ятати, що умовою ненульового детермінанта є те, що три матеріали не можуть бути розташовані на одній прямій лінії, оскільки площа трикутника, сформованого ними, у цьому випадку дорівнюватиме нулю, а отже і детермінант D системи лінійних рівнянь (2.24) теж дорівнює нулю.

Враховуючи прагнення мінімізувати оптичні сили рефракційних компонентів, порядок вибору наступний:

1. Площа трикутника, утвореного трьома точками має бути якумога більшою.

2. Різниця в коефіцієнтах дисперсії Аббе між матеріалами першого та другого компонента має бути якумога більшою.

Розрахунок здійснюють таким чином:

1. Детермінант матриці коефіцієнтів системи лінійних рівнянь:

(2.25)

2. Кут нахилу лінії, яка представляє ТКРЛ матеріалу несучої конструкції .

3. Оптичні сили компонентів:

(2.26)

(2.27)

(2.28)

4. Знаючи оптичні сили компонентів і показники заломлення матеріалів, обчислюємо радіуси кривизни отриманих поверхонь та структуру ДОЕ, залежно від обраного типу та технології виготовлення.

5. Шляхом оптимізації визначаємо оптимальну товщину оптичних компонентів і відстані між ними, намагаючись отримати найкращі характеристики системи.

Наближення із використанням тонких лінз та нехтовною відстанню між ними дозволило значно спростити систему (2.16) , зробити пошук можливих варіантів систем інтуітивнішим і ввести прості вимоги до композиції матеріалів. Підхід може бути застосований для генерації триплетів.

2.5 Рознесені компоненти

Практично більш цінним є аналіз системи, яка утворена рефракційною та гібридною лінзами, що знаходяться на певній відстані у повітрі. Вважатимемо їх тонкими. Тоді систему (2.16) можна переписати таким чином:

(2.29)

При розробці атермалізованої ІЧ ОС будемо використовувати наступні позначення:

- термооптичні сталі першого, другого та третього компонентів відповідно V_t1-3, які визначаються із (2.8) для дифракційних компонентів та (2.9) для рефракційних;

- відстань між оптичними компонентами d;

- висота першого ВНЛ на першому компоненті h₁=1;

- висота другого ВНЛ y₁=0.

Для системи з оптичною силою , яка складається із двох нескінченно тонких лінз у повітрі, величина заднього фокального відрізка S'_F':

(2.30)

(2.31)

Варто зазначити, що похибка розрахунку терморозфокусування ІЧ ОС без врахування товщини компонентів b та за умови, що радіуси кривизни поверхонь r₁, r₂ > 10b не перевищує 3.5% [7].

Оптична сила системи із врахуванням впливу температури на оптичні сили окремих компонентів:

(2.32)

Із урахуванням того, що останній кут першого ВНЛ із оптичною віссю системи у₄ = 1, маємо S'_F' = h₂. Базуючись на цьому та на виразах (2.30, 2.31, 2.32) отримуємо вираз для температурної зміни фокального відрізка:

(2.33)

Висота першого ВНЛ на другому та третьому компонентах системи визначається виразом:

; (2.34)

Величина оптичної сили у виразі (2.34) наведена без урахування температурного впливу, бо раніше було прийнято рішення не враховувати зміну відстані між компонентами.

Із врахуванням (2.34) на основі виразу (2.3) отримуємо остаточний вираз для виконання умови атермалізації, що не містить величини d:

(2.35)

Після підстановки (2.34) в рівняння (2.12, 2.13) умови масштабу та виправлення хроматизму положення для ОС із врахуванням відстаней між компонентами набувають наступного вигляду:

(2.36)

(2.37)

Тоді умова атермалізації, тобто збереження величини заднього фокального відрізка зі зміною температури, з урахуванням відстані між оптичними компонентами має вигляд:

(2.38)

В систему рівнянь (2.36-2.38), на основі якої виконують розрахунок оптичних сил,замість другого рівняння виправлення хроматизму положення можна ввести умову виправлення хроматизму збільшення:

(2.39)

(2.40)

2.6 Абераційні властивості дифракційних лінз

Дифракційна лінза математично еквівалента тонкій лінзі з нескінченно великим показником заломлення. Тому найбільш поширений метод отримання коефіцієнтів аберацій ґрунтується на розгляді ДЛ як рефракційної лінзи з великим показником заломлення. Це дозволяє застосувати геометричну оптику до аналізу аберацій ДЛ. Але при цьому не враховується той факт, що дифракція на мікроструктурі поверхні лінзи створює багато порядків. Крім того, на суми Зейделя впливає форма дифракційної поверхні та положення вхідної зіниці.

Суми Зейделя для плоскої дифракційної лінзи, коли об'єкт розташований у нескінченності, а апертурна діафрагма співпадає з лінзою, мають вигляд:

; ; ; . (2.40)

В рівняннях (2.40) приймається до уваги тільки перший порядок дифракції, а оптична сила визначається як

, (2.41)

де - фокусна відстань лінзи при . З урахуванням (2.41) повна перша сума Зейделя має вигляд:

. (2.42)

Із цього рівняння випливає, що при сферична аберація в ДЛ відсутня.

Розглянемо тепер суми Зейделя у випадку, коли апертурна діафрагма знаходиться на відстані t від ДЛ:

; (2.43)

; (2.44)

; (2.45)

; (2.46)

. (2.47)

Для монохроматичних аберацій і параксіальної області зміна висоти променя на лінзі, коли апертурна діафрагма знаходиться на відстані від ДЛ, дорівнює (рис. 5.42). Тоді з урахуванням сум Зейделя (2.40) рівняння (2.43) - (2.47) матимуть вигляд:

; (2.48)

; (2.49)

; (2.50)

; (2.51)

. (2.52)

Для інших довжин хвиль значення фокусної відстані f в рівняннях (2.48) - (2.52) необхідно замінити на значення .

Із рівнянь (2.50) і (2.51) випливає важливий результат, що коли апертурна діафрагма розташована в передній фокальній площині (телецентричний хід променів), тобто , кома і астигматизм третього порядку відсутні. Аберація поверхні Пецваля також дорівнює нулю, оскільки тангенціальні і сагітальні поля є плоскими. Звичайна лінза має плоске поле зору тільки в меридіональному перерізі. Оскільки залишилась сферична аберація третього порядку, яка обмежує відносний отвір ДЛ, аберації вищих порядків надзвичайно малі у порівнянні абераціями Зейделя. Таким чином, аберації третього порядку для такої телецентричної параксіальної лінзи мають вигляд:

; (2.53)

; (2.54)

. (2.55)

Рівняння (2.54) показують, що для такої системи польові аберації кома, астигматизм і кривизна поля дорівнюють нулю. Це дає можливість створювати зображення незмінної якості по всьому полю зору. Така окрема ДЛ є ізопланарною і формує плоске зображення на відміну від традиційних об'єктивів. Це є важливим для оптичних систем, що працюють з плоскими матричними приймачами випромінювання, або виконують двовимірне перетворення Фур'є в когерентних системах обробки інформації.

Отже, абераційні властивості ДОЕ залежать від відстані до апертурної діафрагми та відмінні для різних довжин хвиль. Більш того, різні типи ДОЕ мають різні абераційні характеристики. Загальній розрахунок сум Зейделя для систем із дифракційними елементами не дасть адекватного результату, який можна буде використовувати у ролі критерію якості згенерованої системи.

2.7 Метод атермалізації та ахроматизації ОС ІЧ-діапазону

Вибір найбільш перспективних з точки зору створення атермалізованих систем композицій матеріалів здійснюється за допомогою діаграми, що зображена на рис. 2.4, яку сформовано за аналогічним принципом до діаграми на рис 2.2.

Рис. 2.4 Діаграма -V_t матеріалів діапазону спектру 8-14 мкм.

При виборі матеріалів необхідно керуватися наступним принципом:

- площа трикутника, що утворений трьома оптичними компонентами повинна бути якумога більшою. Це зумовлено тим, що пасивна оптична атермалізація базується на синтезі ОС, конструктивні параметри якої мають бути підібрані таким чином, щоб, при зміні температури баланс оптичних сил компонентів системи залишався незмінним. За малої площі трикутника на діаграмі -V_t термооптичні властивості матеріалів будуть близькими. В цьому випадку комбінації конструктивних параметрів системи, які відповідають умові атермалізації будуть відсутні або нетехнологічні, наприклад, із великими товщинами оптичних компонентів.

Таким чином, алгоритм генерації атермалізованих і ахроматизованих ОС ІЧ діапазону наступний:

1. За діаграмою -V_t обрати точки, що найкраще відповідають вказаному критерію.

2. По заданій відстані між компонентами d із системи рівнянь (2.36)-(2.38) визначити оптичні сили компонентів Ц₁, Ц ₂, и Ц ₃.

3. Обчислити висоти першого ВНЛ на другому та третьому компонентах за формулою (2.34).

4. Визначити температурну зміну заднього фокального відрізка за (2.33).

5. Проаналізувати отримані комбінації компонентів та обрати ті, які краще відповідають інтересам конструктора (рівень аберацій, відстань між компонентами, вартість матеріалів та їх обробки та ін.).

2.8 Врахування матеріалу несучої конструкції

Задача проектування атермалізованої системи є багатофакторною і залежить не лише від характеристик оптичних матеріалів та компонентів, а і від характеристик несучої конструкції. У роботі [36] було показано, що вирішення цієї задачі можливо, при виборі композиції оптичних матеріалів із врахуванням матеріалу конструкції.

Діаграма на рис. 2.5 може бути використана для проектування систем діапазону 3-5 мкм та містить оптичні матеріали для цього спектру випромінювання. Нахих пунктирних ліній на діаграмі визначається ТКЛР б_о матеріалу несучої конструкції - титан ВТ1-0, алюміній та інвар.

Рис. 2.5 Діаграма матеріалів ІЧ області спектру 3-5 мкм

Для підбору комбінації матеріалів необхідно обрати три точки, які формуть на діаграмі вершини трикутника так, щоб лінія, яка сполучає першу та другу точки мала найменший кут із пунктирною лінією, яка відповідає ТКРЛ матеріалу оправи. При цьому спочатку обирають точку із більшою дисперсією, а потім із меншою. Третя точка обирається так, щоб отримати найбільшу площу трикутника.

Коефіцієнт дисперсії Аббе матеріалу залежить від спектрального діапазону, а термооптична стала - від діапазону температур. Тому для різних спектральних діапазонів оптимальна комбінація точок на діаграмі та їх розташування будуть змінюватися. Оскільки для кожного оптичного матеріалу беремо середнє значення коефіцієнта дисперсії для його робочого спектрального діапазону, то чим вужчий діапазон роботи ОС, тим краще вона буде ахроматизована. При виборі матеріалів системи слід враховувати нелінійну залежність їх термооптичних та теплофізичних властивостей від температури. Через це система буде краще атермалізована для вужчого спектрального діапазону.

Висновки до розділу 2

Властивості ДОЕ дозволяють адаптувати метод синтезу атермалізованого триплету для генерації ахроматизованих та атермалізованих гібридних ОС ІЧ діапазону. При цьому результатом будуть двох або трьохкомпонентні системи із однією дифракційною поверхнею. Це надає значні переваги, розширюючи можливості конструкторів при незмінній номенклатурі матеріалів.

Різноманіття типів ДОЕ та варіантів їх виконання разом із специфікою хроматичних властивостей не дозволяють в загальному виді аналітично оцінити рівень аберацій, які вносяться компонентом.

Вибір композиції матеріалів для системи може бути зроблений на основі діаграм із врахуванням матеріалу несучої конструкції. При цьому розташування точок, які репрезентують оптичні матеріали та ДОЕ, залежить від обраного тепературного та спектрального діапазонів роботи системи. Чим вони вужчі, тим система краще атермалізована та ахроматизована, що пояснюється нелінійністю теплових та хроматичних властивостей компонентів.

оптичний інфрачервоний лінза ахроматизований

Розділ 3. Генерація та оцінка якості можливих конфігурацій гібридних систем

В рамках розділу 3 буде проведена генерація комбінацій матеріалів для рефрактивного та гібридного копмонентів ОС, яка має на меті виявити певні закономірності у підході та сформувати рекомендації щодо його використання. Кращі системи, які відповідають умовам наведеним у розділі 2, буде досліджено більш глибоко та оптимізовано із застосуванням програми Zemax 2005.

3.1 Побудова діаграм матеріалів

Як було зазначено раніше, параметри ДОЕ та рефракційних компонентів залежать від обраних спектрального та температурного діапазонів. Тому будемо формувати системи для двох діапазонів 3-5 мкм та 8-14 мкм окремо. Оскільки номенклатура доступних матеріалів є надзвичайно широкою, в рамках даної роботи неможливо охопити всі їх комбінації. Більш того, оптичні та температурні властивості матеріалів можуть змінюватися залежно від виробника, відрізнятися у різних партіях. Через це було прийнято рішення використовувати для розрахунків дані, які можна отиримати із програми Zemax 2005 та проаналізувати лише деякі найпоширеніші матеріали. Вихідні дані для аналізу, до яких входять показники заломлення для крайніх значень спектру довжин хвиль та температурного спектру у двох вищевказаних діапазонах та розраховані на їх основі термооптичні коефіцієнти, коефіцієнти дисперсії та необхідні для побудови діаграм величини К, наведені у Додатку А. Додатково діаграми наведені у Додатку Б.



Рис. 3.1 Діаграма для обраних матеріалів діапазону 3-5 мкм

Рис. 3.2 Діаграма, яка ілюструє положення точок, які відповідають ДОЕ для діапазону 3-5 мкм



Рис. 3.3 Діаграма для обраних матеріалів діапазону 8-14 мкм

Рис. 3.4 Діаграма, яка ілюструє положення точок, які відповідають ДОЕ для діапазону 8-14 мкм

3.2 Моделювання ДОЕ у Zemax

Велика кількість поверхонь у Zemax може мати дифракційну силу на додачу до рефракційної. Дифракційна заломлювальна здатність не залежить від показника заломлення поверхні та відображає зміну фази променів [33]. Всі дифракційні поверхні у Zemax заломлюють промені за наступним законом.

(3.1)

де m - дифракційний порядок, l - довжин хвилі, T - період гратки. Вираз вище є законом Снеліуса для рефракції із членом, який враховує дифракцію.

Поверхня типу дифракійної гратки має постійний період вздовж однієї вісі та широко застосовується у спектрометрах. Особливістю програмно генерованих дифракційних граток є те, що їх період можна змінювати вздовж вісі, саме там, де це потрібно, наприклад:

· Поверхня типу «Variable Line-Spacing Grating» дозволяє змінювати період гратки довільно.

· Поверхня типу «Binary 1» дозволяє задавати вісесиметричні функції періоду гратки.

· Поверхня типу «Binary 2» дозволяє задавати функцію періоду із радіальною симетрією (що часто використовується для виправлення аберацій).

· Велика кількість поліномінальних поверхонь існує для того, щоб описати різновиди функцій періоду граток.

· Поверхня типу «Grid Phase» дозволяє задати масив {x,y} точок та присвоїти величину зміни фази кожній із них окремо.

· Поверхня типу «User-Defined» може бути введена для опису будь-якої конфігурації гратки, якщо вона відсутня у Zemax.

У всіх цих випадках промені заломлюються градієнтом фазового профілю, який представлено дифракційною поверхнею. Тож процес конструювання полягає у розрахунку спочатку необхідного фазового профіля, а потім безпосередньо структури дифракційної поверхні.

Рис.3.5 Проходження хвилі через дифракційну поверхню

Дифракційний порядок має бути визначено для кожної дифракційної поверхні у редакторі. Сукупність дифракційних порядків можна змоделювати одночасно із використанням відповідної кількості конфігурацій, як показано на діаграмі.

Рис. 3.6 Різні дифракційні порядки дифракційної гратки

Відповідно до виразу (3.1), кут дифракції залежить тільки від періоду T періодичної структури на яку падає світло, а не від її форми. Структура поверхні впливає на дифракційну ефективність, що не може бути змодельовано в рамках геометричної оптики. Ефективність певного дифракційного порядку вважаєтья стовідсотковою, тобто всі промені, які падають на дифракційну поверхню будуть іти під відповідним дифракційним кутом для обраного дифракційного порядку.

Знак дифракційного порядку визначає знак дифракційного кута відносно оптичної вісі. Вибір знаку дифракційного порядку є цілковито довільним. У Zemax використовуються додатні дифракційні кути (відносно оптичної осі) для додатніх дифракційних порядків.

На додачу до дифракційних оптичних сил, дифракційні поверхні у Zemax також можуть мати додаткову заломлюючу здатність рефракційної природи. Дифракційна складова представлена неперервною фазою на поверхні відповідно до фомули (3.1), тож вона моделює ідеальні ДОЕ, для яких період дифракційної стпуктури значно менший за довжину хвиль робочого спектрально діапазону.

3.2.1 Кінформ та бінарні дифракційні поверхні

Для максимізації дифракційної ефективності в ДОЕ, профіль поверхні всередині дифракційних зон можна зробити таким, що фаза хвильового фронту паралельна здифрагованим хвилям бажаного дифракційного порядку. Рисунок 3.7 (b) показує структуру гратки, яка працює на пропускання, таку, що відбувається інтенсифікація випромінювання певного дифракційного порядку.

ДОЕ із неперервним профілем, показаний на рис.3.3 часто називають - кінформ. Якщо профіль апроксимовано дискретними рівнями висот, наприклад, отриманий шляхом фотолітографії, його відносять до бінарної оптики. Дифракційні поверхні у Zemax є ближчою апроксимацією саме кінформів, а не власне бінарної оптики, що зумовлено неперервною вазою оптичних поверхонь.



Рис. 3.7 Кінформний елемент

3.3 Порядок розрахунку

1. Розрахунок коефіцієнта температурної зміни показника заломлення матеріалів на основі даних про показник заломлення для температур 10С і 30 С.

2. Розрахунок термооптичних сталих рефракційних елементів та ДОЕ за формулами (2.8) та (2.9) відповідно.

3. Розрахунок коефіцієнтів дисперсії рефракційних елементів за виразом (2.10), виходячи із даних про показники заломлення та коефіцієнтів дисперсії ДОЕ за виразом (2.11) на основі обраного спектрального діапазону.

4. Формування діаграм. Нанесення точок, які відповідають ДОЕ та матеріалам рефракційних компонентів, нанесення ліній матеріалів несучої конструкції. Для діапазону 3-5 мкм використано 7 оптичних матеріалів, для діапазону 8-14 мкм - 8. Вони дають 42 та 56 комбінацій двокомпонентних систем, які местять рефракційний та гібридний компоненти, що із трьома матеріалами оправ - алюміній, інвар, титан ВТ1-0 - дають 126 та 168 варіантів систем для подальшого аналізу відповідно.

5. Розв'язання системи (2.23) та розрахунок оптичних сил окремих структурних елементів ОС.

6. Важливою вимогою до системи є відносно невеликі значення оптичних сил компонентів та ДОЕ, що зменшує абсолютні величини температурних впливів, хроматизму та дозволяє отримати більш технологічну систему. З огляду на це, проводиться аналіз отриманих рішень. Композиції із >1 не розглядаються. Із кількох однакових композицій оптичних матеріалів з різними матеріалами несучої конструкції обирається та, в якої найбільша абсолютна величина оптичної сили рефракційного компонента найменша.

Внаслідок попереднього відбору систем для діапазону 3-5 мкм отримано комбінації в таблиці 3.1, а для діапазону 8-14 мкм - в таблиці 3.2. Оптичну силу компонентів записано з точністю до тисячних, однак в розрахунках використовувалися дані до восьмого знаку.

Таблиця 3.1 Відібрані для аналізу оптичні системи діапазону 3-5 мікрометрів

Тип компонента	Оптичні сили складових	Матеріал конструкції
Рефракційний	Гібридний	,дптр.	,дптр.	,дптр.
Ge	ZnS	-0,257	1,240	0,018	Інвар
Ge	KRS5	0,561	0,425	0,015	Алюміній
GaAs	KRS5	0,657	0,331	0,012	Алюміній
Si	KRS5	0,700	0,292	0,008	Алюміній
AMTIR6	KRS5	0,763	0,228	0,010	Алюміній
ZnSe	Ge	1,331	-0,340	0,009	Інвар
ZnSe	KRS5	0,777	0,212	0,011	Алюміній
ZnS	Ge	1,225	-0,243	0,018	Інвар
ZnS	KRS5	0,793	0,190	0,017	Алюміній
KRS5	Ge	0,421	0,564	0,015	Алюміній
KRS5	GaAs	0,329	0,659	0,012	Алюміній
KRS5	Si	0,291	0,701	0,008	Алюміній
KRS5	AMTIR1	0,226	0,764	0,010	Алюміній
KRS5	ZnSe	0,211	0,778	0,011	Алюміній
KRS5	ZnS	0,190	0,794	0,017	Алюміній

Таблиця 3.2 Відібрані для аналізу оптичні системи діапазону 8-14 мікрометрів

Тип компонента	Оптчні сили складових	Матеріал конструкції
Рефракційний	Гібридний	,дптр.	,дптр.	,дптр.
Ge	NaCl	0,431	0,486	0,082	Інвар
Ge	KRS5	0,563	0,427	0,009	Алюміній
ZnSe	GaAs	1,535	-0,601	0,065	Інвар
ZnSe	NaCl	0,582	0,331	0,073	Алюміній
ZnSe	KRS5	0,750	0,206	0,047	Алюміній
ZnS	NaCl	0,593	0,276	0,128	Алюміній
ZnS	KRS5	0,719	0,176	0,114	Алюміній
GaAs	NaCl	0,437	0,471	0,079	Алюміній
GaAs	KRS5	0,648	0,327	0,026	Алюміній
CdTe	KRS5	0,717	0,264	0,019	Алюміній
NaCl	Ge	0,470	0,450	0,079	Інвар
NaCl	ZnSe	0,343	0,569	0,074	Алюміній
NaCl	ZnS	0,302	0,566	0,128	Алюміній
NaCl	GaAs	0,467	0,442	0,079	Алюміній
NaCl	CdTe	0,412	0,510	0,062	Алюміній
NaCl	AMTIR1	0,361	0,564	0,058	Алюміній
AMTIR6	NaCl	0,566	0,359	0,058	Алюміній
AMTIR7	KRS5	0,752	0,225	0,024	Алюміній
KRS5	Ge	0,425	0,566	0,009	Алюміній
KRS5	ZnSe	0,202	0,753	0,047	Алюміній
KRS5	ZnS	0,170	0,724	0,115	Алюміній
KRS5	GaAs	0,323	0,652	0,026	Алюміній
KRS5	CdTe	0,262	0,719	0,019	Алюміній
KRS5	AMTIR1	0,222	0,755	0,024	Алюміній

3.4 Результати розрахунку

Всі синтезовані системи являли собою двокомпонентні системи із рефракційним та гібридним компонентами, розміщені на несучій конструкції з певного матеріалу (алюмінію або інвару). Компоненти являють собою випукло-плоскі лінзи, на плоску поверхню гібридної лінзи нанесено дифракційну поверхню, що зумовлено певними вимогами до технологічності. Встановлено мінімальну товщину компонентів для наближення результатів до результатів апроксимації компонентів тонкими лінзами. Нульова відстань між компонентами, а теплові впливи на матеріал несучої конструкції діють на відстань між останньою поверхнею ОС та фокальною площиною. Діапазон зміни температури в системі 2040С, тобто нижня і верхня межі становлять -20С та +60С відповідно.

Спочатку на центральній довжині хвилі спектрального діапазону та середині температурного синтезувався ДОЕ із заданою оптичною силою, використовуючи оптимізацію. Виходячи із необхідних оптичних сил рефракційних складових, були розраховані радіуси кривизни випуклих поверхонь та введені в Zemax. Як було зазначено раніше, обраний метод генерує системи із одиничною оптичною силою. Діаметр системи D=20мм.

Подальша оптимізація показала, що зміна радіусів кривизни та незначна зміна товщини рефракційних компонентів в загальному випадку не суттєво впливають на хроматизм. Зміна відстані між компонентами не має під собою завершеного математичного апарату для аналізу, однак сильно впливає на хроматизм, особливо при досягненні відстаней між компонентами набагато більшими за фокусну відстань ситеми. Оптимізація проводилася в основому відносно ДОЕ. Системи, які отримано в її результаті показано в таблиці 3.3 та таблиці 3.4 для діапазонів 3-5 мкм та 8-14 мкм відповідно.

Таблиця 3.3 Результати синтезу ситем діапазону 3-5 мкм

Тип компонента	Оптичні сили складових, дптр.	Матеріал конструкції	,%	RMS, мкм
Рефракці	Гібридн/						-200С	+600С	-200С	+200С	+600С
Ge	ZnS	-0,257	1,24	-0,014	0,968	Інвар	0,00	0,01	23,86	28,23	28,27
Ge	KRS5	0,561	0,425	0,084	1,069	Алюміній	-0,15	0,15	18,91	18,50	22,51
GaAs	KRS5	0,657	0,331	0,039	1,027	Алюміній	-0,12	0,12	15,78	15,67	18,74
Si	KRS5	0,700	0,292	0,000	0,991	Алюміній	-0,09	0,09	11,34	11,34	13,44
AMTIR1	KRS5	0,763	0,228	0,010	1,001	Алюміній	-0,10	0,10	12,86	12,85	15,25
ZnSe	Ge	1,331	-0,34	-0,13	0,861	Інвар	-0,08	0,08	10,78	11,34	12,74
ZnSe	KRS5	0,777	0,212	0,020	1,010	Алюміній	-0,10	0,11	14,00	13,97	16,61
ZnS	Ge	1,225	-0,243	-0,015	0,967	Інвар	-0,01	0,01	23,86	28,27	28,27
ZnS	KRS5	0,793	0,190	0,124	1,108	Алюміній	-0,18	0,18	21,14	20,32	25,12
KRS5	Ge	0,421	0,564	-0,1	0,886	Алюміній	-0,15	0,15	18,90	18,50	22,51
KRS5	GaAs	0,329	0,659	-0,074	0,914	Алюміній	-0,12	0,12	15,78	15,67	18,74
KRS5	Si	0,291	0,701	-0,003	0,989	Алюміній	-0,09	0,09	11,34	11,34	13,44
KRS5	AMTIR1	0,226	0,764	-0,039	0,952	Алюміній	-0,10	0,10	12,86	12,85	15,25
KRS5	ZnSe	0,211	0,778	-0,071	0,918	Алюміній	-0,10	0,11	14,00	13,97	16,61
KRS5	ZnS	0,190	0,794	-0,316	0,667	Алюміній	-0,18	0,18	21,13	20,32	25,11

Таблиця 3.4 Результати синтезу ситем діапазону 8-14 мкм

Тип компонента	Оптичні сили складових,дптр.	Матеріал конструкції	,%	RMS, мкм
Рефракцій/	Гібридний						-200С	+600С	-200С	+200С	+600С
Ge	NaCl	0,431	0,486	-0,483	0,434	Інвар	0,53	-0,52	34,85	7,24	40,95
Ge	KRS5	0,563	0,427	-0,077	0,914	Алюміній	-0,02	0,02	13,39	14,90	15,72
ZnSe	GaAs	1,535	-0,601	17,019	17,954	Інвар	0,31	-0,31	51,08	46,75	60,70
ZnSe	NaCl	0,582	0,331	-0,512	0,402	Алюміній	0,40	-0,39	31,48	5,57	37,22
ZnSe	KRS5	0,750	0,206	3,178	4,134	Алюміній	-0,71	0,72	53,71	35,40	64,09
ZnS	NaCl	0,593	0,276	-0,731	0,138	Алюміній	1,97	-1,89	159,85	109,59	188,95
ZnS	KRS5	0,719	0,176	17,945	18,840	Алюміній	-0,86	0,88	61,39	33,79	74,19
GaAs	ZnS	-0,359	1,199	10,654	11,494	Інвар	0,10	-0,10	213,62	213,45	254,05
GaAs	NaCl	0,437	0,471	-0,540	0,368	Алюміній	0,47	-0,46	36,39	7,02	42,89
GaAs	KRS5	0,648	0,327	0,259	1,234	Алюміній	-0,26	0,26	36,43	34,75	43,29
CdTe	KRS5	0,717	0,264	0,015	0,997	Алюміній	-0,10	0,10	26,97	31,95	31,97
NaCl	Ge	0,470	0,450	15,445	16,365	Інвар	0,50	-0,50	35,22	11,31	41,62
NaCl	ZnSe	0,343	0,569	14,610	15,521	Алюміній	0,12	-0,12	84,09	82,95	100,23
NaCl	ZnS	0,302	0,566	5,585	6,454	Алюміній	0,08	-0,08	208,84	208,45	247,62
NaCl	GaAs	0,467	0,442	20,377	21,286	Алюміній	0,31	-0,31	55,02	48,58	65,66
NaCl	CdTe	0,412	0,510	22,051	22,973	Алюміній	0,20	-0,20	37,37	32,49	37,92
NaCl	AMTI	0,361	0,564	19,766	20,691	Алюміній	0,15	-0,14	44,83	42,25	53,58
AMTI	NaCl	0,566	0,359	-0,441	0,484	Алюміній	0,26	-0,26	22,54	3,74	26,61
AMTI	KRS5	0,752	0,225	0,184	1,160	Алюміній	-0,22	0,22	34,33	33,32	40,75
KRS5	Ge	0,425	0,566	0,117	1,107	Алюміній	-0,02	0,02	13,38	12,57	15,71
KRS5	ZnSe	0,202	0,753	-0,710	0,246	Алюміній	-0,72	0,73	53,63	41,58	64,01
KRS5	ZnS	0,170	0,724	-0,735	0,159	Алюміній	-0,97	0,99	58,38	16,41	69,88
KRS5	GaAs	0,323	0,652	-0,295	0,680	Алюміній	-0,26	0,26	36,42	41,18	43,28
KRS5	CdTe	0,262	0,719	-0,045	0,936	Алюміній	-0,10	0,10	26,97	31,95	31,97
KRS5	AMTI	0,222	0,755	-0,347	0,629	Алюміній	-0,22	0,22	34,32	39,49	40,75

3.5 Аналіз систем

Аналіз синтезованих систем показує, що для значної їх кількості вдалося досягти близьких значень хроматизму на краях вказаного температурного діапазону, хоча більшість з цих значень не задовільняють вимогам, які висуваються до зображувальних ІЧ систем. Сферичну аберацію деяких таких ОС наведено на рисунках 3.8-3.10.

Рис. 3.8. Деякі абераційні характеристики системи Si-KRS5, 3-5 мкм, для центральної та крайніх точнок температурного діапазону



Рис. 3.9. Деякі абераційні характеристики системи KRS5-ZnS, 3-5 мкм, для центральної та крайніх точнок температурного діапазону

Рис. 3.10. Деякі абераційні характеристики системи Ge-KRS5, 8-14 мкм, для центральної та крайніх точнок температурного діапазону



Рис. 3.11.Деякі абераційні характеристики системи Ge-NaCl, 8-14 мкм, для центральної та крайніх точнок температурного діапазону

Рис. 3.12.Деякі абераційні характеристики системи AMTIR1-NaCl, 8-14 мкм, для центральної та крайніх точнок температурного діапазону



Рис. 3.13.Деякі абераційні характеристики системи KRS5-ZnS, 8-14 мкм, для центральної та крайніх точнок температурного діапазону

Також трапляються системи із оптимальною величиною хроматизму в центрі температурного діапазону, однак значною на краях. Особливо це помітно у спектральному діапазоні 8-14 мкм. Сферичну аберацію деяких таких ОС наведено на рисунках 3.11-3.13.

3.6 Ефективність дифракційних лінз

Розглянемо дифракційну лінзу як решітку [37]. Якщо об'єктив був ідеально сформований, все світло слід дифрагувати в першому порядку. На переходах існує невелика область, де може бути "тінь" або розсіювання, що обумовлено структурою стінок на переходах.

Ефект колімованого пучка світла, що падає на дифракційну лінзу, показаний на рис. 3.14 (а). Краї світлового поля для трьох нижніх порядків об'єктива також показані на малюнку. Світло в першому порядку направлено в фокальную точку, а другий порядок фокусується на половині фокусної відстані, а потім розходиться, щоб рівномірно висвітлювати фокальну площину. У фокальній площині дифракційної лінзи майже все світло знаходиться в піку першого порядку рис. 3.14 (b), але вклади нульового порядку і вищого порядку проявляються як слабкий, широкий фон. Це мало впливає на якість зображення. але впливає на контраст зображення. Це проявляється у вигляді різкого падіння контрасту на нуль-просторових частотах для функції передачі модуляції (рис. 3.14 c), стандартного методу, що характеризує характеристики лінз.

Рис. 3.14 Розподіл світла від дифракційної лінзи. (a) Напрямок світла з трьох найсильніших порядків. (b) Інтенсивність в фокальній площині об'єктива. (c) Передавальна функція модуляції об'єктива.

Висновки до розділу 3

В рамках розділу 3 було визначено практичний порядок генерації систем, відповідно до запропонованого методу атермалізації та ахроматизації гібридних ОС ІЧ діапазону. Було розглянуто особливості представлення дифракційних поверхонь у середовищі Zemax.

Відповідно до визначених критеріїв із великої кількості композицій матеріалів оптичних елементів та несучої конструкції, які були розглянуті в роботі, було обрано найбільш перспективні з точни зору технологічності та результуючих параметрів для подальшого синтезу.

Синтезовані системи були проаналізовані. Загалом системи, які мали бути якісними, відповідно до результатів розділу 2, такими і виявилися. Наприклад, композиції Si-KRS5 для діапазону 3-5 мкм та KRS5-Ge і Ge-KRS5 для діапазону 8-14 мкм, де перший і другий компоненти рефракційний і гібридний відповідно.

Суттєвим фактором, який впливає на величину RMS променів є сферична аберація. Її компенсація в широкому температурному діапазоні є важливим завданням для розвитку методу.

оптичний інфрачервоний лінза ахроматизований

Розділ 4. Розроблення стартап - проекту "утиліта atherachro"

4.1 Опис ідеї проекту

Задача розробки ахроматизованої та атермалізованої ОС ІЧ діапазону для різних робочих спектральних діапазонів є важливим питанням сучасної оптичної промисловості. Метод, розроблений в дисертації, дозволяє виконувати синтез таких систем із використанням ДОЕ та оцінку їх якості, що значить можливість обрати найкращу комбінацію матеріалів та конструктивних параметрів структурних елементів для досягнення найвигідніших абераційних характеристик. Також можна використовувати метод для синтезу компонентів для компенсації хроматичних та термічних аберацій певних величин, якими володіють інші елементи систем, щоб виконувати атермалізацію та ахроматизацію складніших за призначенням та будовою ОС ІЧ діапазону. Доцільно оформити метод у вигляді окремого програмного продукту, який поширювати у вигляді самостійного пакету або утиліти у партнерстві з уже розробленими пакетами.

В таблиці 4.1 наведено цілісне уявлення про зміст ідеї та можливі базові потенційні ринки, в межах яких потрібно шукати групи потенційних клієнтів.

Таблиця 4.1. Опис ідеї стартап-проекту

Зміст ідеї	Напрямки застосування	Вигоди для користувача
Метод синтезу ахроматизованої та ахроматизованої ОС ІЧ діапазону.	Синтез ОС для приладів військового призначення	Простіший синтез компонентів. Економія часу на розробку.
	Синтез ОС космічного базування	Отримання якісної початкової ОС для подальшої оптимізації. Можливість працювати із будь-якими оптичними матеріалами та додавати до утиліти власні.
	Вирішення навчальних задач	Наочність використаного методу. Економія часу на розробку.

Головним напрямком застосування являється військова та косміна промисловості, де є потреба у атермалізованих та ахроматизованих ОС ІЧ. При цьому необхідний універсальний метод, який дозволить працювати із широкою номенклатурою матерівлів у різних спектральних діапазонахю

Далі буде визначений перелік слабких, сильних та нейтральних техніко-економічних характеристик (чим відрізняється від існуючих аналогів та замінників) та властивостей ідеї потенційного товару, що являється підґрунтям для формування його конкурентоспроможності. Аналіз потенційних техніко-економічних переваг ідеї порівняно із пропозиціями конкурентів наведено в таблиці 4.2.

Таблиця 4.2. Визначення сильних, слабких характеристик ідеї проекту

№ п/п	Техніко-економічні характеристики ідеї	(потенційні) товари/концепції конкурентів	W (слабка сторона)	N (нейтральна сторона)	S (сильна сторона)
		Мій проект	Optic Studio	Code V
1.	Кількість синтезованих елементів в системі	2	3	3
2.	Кількість ДОЕ в ОС	1	1-3	1-3
3.	Ціна ($)	1000	17100	16000
4.	Оцінка енергетики ДОЕ в ОС	Відсутня	Наявна	Наявна

Як видно з таблиці, головною перевагою проекту для користувачів є зменшення вартості програмного забезпечення у порівнянні з аналогами, при низьких характеристиках якості розробки ОС.

4.2 Технологічний аудит ідеї проекту

В таблиці 4.3 проводиться аудит технології, за допомогою якої можна реалізувати ідею проекту

Таблиця 4.3. Технологічна здійсненність ідеї проекту

№ п/п	Ідея проекту	Технології її реалізації	Наявність технологій	Доступність технологій
1	Метод синтезу ахроматизованої та ахроматизованої ОС ІЧ діапазону.	Пасивна атермалізація і ахроматизація з використанням ДОЕ	Існуюча технологія	Доступна технологія
2		Активна механічна атермалізація та пасивна ахроматизація.	Існуюча технологія	Доступна технологія
3		Активна електромеханічна атермалізація та пасивна ахроматизація.	Існуюча технологія	Доступна технологія
4		Пасивна атермалізація і ахроматизація із використанням рефракційних елементів та асферичних поверхонь.	Існуюча технологія	Доступна технологія
Обрана технологія реалізації ідеї проекту: «Пасивна атермалізація і ахроматизація з використанням ДОЕ»

З таблиці 4.3. обрано пункт 1 для реалізації ідеї проекту, тому що дана технологія дозволяє уникнути використання механічних елементів та асферичних поверхонь, є більш універсальною, однак дещо складнішою в розрахунках, оцінці якосі та технологічності.

4.3 Аналіз ринкових можливостей запуску стартап-проекту

Проведемо аналіз попиту: наявність попиту, обсяг, динаміка розвитку ринку (табл. 4.4.).

Таблиця 4.4. Попередня характеристика потенційного ринку стартап-проекту

№ п/п	Показники стану ринку (найменування)	Характеристика
1	Кількість головних гравців, од	3
2	Загальний обсяг продажів	5000000$
3	Динаміка ринку	Зростає
4	Наявність обмежень для входу	Висока конкуренція Час на отримання ліцензії
5	Специфічні вимоги до стандартизації та сертифікації	Відсутні
6	Середня норма рентабельності в галузі	200%

На даний час на ринку спостерігається висока конкуренція між компаніями, що створюють програмні пакети для розрахунку ОС, що створює обмеження. Однак гравців на ринку не так багато та рентабельність в галузі програмного забезпечення, до якої відноситься проект є значною.

Для отримання більш чіткої картини ситуації на ринку визначимо потенційні групи клієнтів (табл..4.5), їх характеристики, та формується орієнтовний перелік вимог до товару для кожної групи

Таблиця 4.5. Характеристика потенційних клієнтів стартап-проекту

№ п/п	Потреба, що формує ринок	Цільова аудиторія (цільові сегменти ринку)	Відмінності у поведінці різних потенційних цільових груп клієнтів	Вимоги споживачів до товару
1	Робота із специфічними, секретними оптичними матеріалами	Військові та космічні підприємства	Надається перевага гнучкості та можливості адаптації методу	Низька ціна, універсальність. Зручність в експлуатації
2	Моментальне формування атермалізованих та ахроматизованих компонентів	Користувачі, навчальні заклади	Надається перевага в ціні та універсальності.	Висока точність. Зручність в експлуатації. Низька вартість.

Військові та космічні підприємства, чия діяльність часто є секретною в рамках галузі або зберігається державною таємницею, прагнуть мати зручні та точні інструменти розрахунку ОС, які можна налаштовувати під власні потреби та номенклатуру матеріалів. Ця цільова аудиторія є неймовірно фінансовоспроможною. Для звичайних компаній та навчальних закладів перевагою є низька вартість забезпечення та його інтуітивність.

Проведемо аналіз факторів ринкового середовища що сприяють ринковому впровадженню (табл. 4.6.) проекту, та факторів, що йому перешкоджають (табл. 4.7.). Результати введемо до таблиць.

Як видно з таблиці, головними факторами для поліпшення становища даного сегменту ринку являється поява нових типів приладів та зовнішні інвестиці, що збільшість затребуваність методу на ринку. Поява нових компонентів дозволить розвиватися й покращать характеристики методу, що призведе до збільшення зацікавленості клієнтів.

Таблиця 4.6. Фактори можливостей

№ п/п	Фактор	Зміст можливості	Можлива реакція компанії
1	Розробка нових типів ДОЕ, винайдення нових матеріалів	Збільшення варіантів синтезованих систем	Адаптація методу під нові варіанти систем, рекламні акції
2	Поява нових типів приладів, для яких необхідні атермалізовані системи.	Збільшення попиту на програмне забезпечення.	Випуск нових версій програмного забезпечення. Диференціація програмного забезпечення. Рекламні акції.
3	Поява нових інвестиційних джерел	Поява нових інвестиційних джерел допоможе проводити дослідження для удосконалення методу, збільшення реклами	Проведення нових досліджень для майбутнього удосконалення методу. Збільшення реклами. Заключення партнерських угод.
4	Зацікавленість держави	Отримання пільг для виплати податків	Розробка відповідної маркетингової стратегії. Заключення партнерських угод із державними підприємствами.
5	Збільшення купівельної спроможності населення, (підвищення економічного стану країни)	Підвищення купівельної спроможності населення дозволяє придбати програмне забезпечення для особистого користування.	Збалансована цінова політика, випуск різних версій програми, які відрізняються за функціоналом.

Таблиця 4.7. Фактори загроз

№ п/п	Фактор	Зміст загрози	Можлива реакція компанії
1	Зміна цінової політики основних конкурентів	Зміна цін на продукт кокурентів, що може вплинути на попит.	Аналіз політики конкурентів, відповідна цінова реакція, акції, реклама.
2	Поява ефективніших методів розрахунку	Продукт втрачає ефективність.	Покращення характеристик методу, випуск нових конкурентно-спроможних версій.
3	Сфабриковані патентні судові справи	Репутаційна загроза та тривалі судові тяжби.	Юридичний захист. Постійне освітлення в СМІ. Використання в якості можливості для рекламної кампанії.
4	Копіювання методу або його піратське поширення	Споживачі не платять за використання програмного продукту.	Реаламна кампанія, випуск оновлених ефективніших версій.

Якщо підрахувати кількість факторів в таблиці 4.6 та 4.7, то негативних факторів менше, однак вагу вони мають значно більшу. Загрозу становлять не тільки відомі конкуренти, а і науковці, які займаються розробками методів, хакери, «патентні тролі». Всі ці категорії перебувають поза полем зору компаніії, тому необхідно приділити значну увагу розробці сценаріїв реагування у таких ситуаціях. Майже в кожному випадку гарним рішенням буде оновлення продукту, випуск доповнень, рекламні акції. Також можна випускати каталоги, демо-версії забезпечення та відвідувати галузеві виставки

Надалі проведемо аналіз пропозиції (табл. 4.8.), де визначимо загальні риси конкуренції на ринку.

Таблиця 4.8. Ступеневий аналіз конкуренції на ринку

Особливості конкурентного середовища	В чому проявляється дана характеристика	Вплив на діяльність підприємства
1. Тип конкуренції Олігополія	На ринку існує небагато фірм які випускають продукцію даного типу, оскільки ринок є специфічним.	Потрібно працювати над репутацією компанії, забезпечуючи високу якість методу та підтримку користувачів.
2. За рівнем конкурентної боротьби Міжнародний	Замовниками таких товарів є фірми з різних куточків світу. Доставка товару не відіграє велику роль в цьому сегменті	Необхідно укладати стратегічні партнерства, мати багатомовну підтримку.
3. За галузевою ознакою внутрішньогалузева	Компанії-конкуренти мають схожі за суттю товари, які спрямовані на ті ж самі потреби. Основною галуззю є оптична промисловість у аспекті моделювання.	Необхідно укладати партнерства, створити та підтримувати репутацію на достатньому рівні.
4. Конкуренція за видами товарів: - марочна	Спостерігається конкуренція між компаніями із одним типів продуктів.	Створення репутації, необхідність постійно бути «на слуху» у потенційних клієнтів.
5. За характером конкурентних переваг - цінова	Ціни на такі програмні продукти високі, за рахунок дешевизни розробки можливо знизити ціну на продукт.	Удосконалення методу для отримання переваг за якістю
6. За інтенсивністю - запекла для суб'єкту конкуренції	Компанії, які розділили ринок, будуть намагатися витіснити програму.	Підготовка до виходу на ринок. Заключення договорів на поставку програмного забезпечення та стратегічних партнерств.

Ринок характеризується невеликою кількістю потужних гравців із сильною репутацією. Єдиною перевагою компанії на ринку буде менша ціна програмного продукту.

Після аналізу конкуренції проводиться більш детальний аналіз умов конкуренції в галузі за моделлю п'яти сил М. Портера (табл.. 4.9.)

Таблиця 4.9. Аналіз конкуренції в галузі за М. Портером

Складові аналізу	Прямі конкуренти в галузі	Потенційні конкуренти	Постачальники	Клієнти	Товари-замінники
	Optic Studio, CodeV	Наявність товарних знаків, розмір капіталовкладень.	Відсутні	Визначити фактори сили споживачів	Ціна, лояльність споживачів
Висновки	Боротьба проходить на міжнародному рівні.	Висока репутація конкурентних фірм. Необхідні капітало-вкладення на рекламну кампанію.	Постачальники не диктують умови праці на ринку.	Клієнти диктують певні умови: впізнаваність продукту, ціна, реклама	Товари-замінники обмежують ціну товару

Головними бар'єрами для входження на ринок являється висока конкуренція на міжнародному рівні. Ціна визначається споживачами та цінами на товари-замінники. Значна лояльність споживачів до гравців ринку та їх впізнаваність диктують необхідність у значних бюджетах, які насамперед буде спрямовано на рекламу або необхідно буде сфокусуватися на Україні, як перспективному ринку, де відсутні основні гравці галузі.

На основі аналізу конкуренції, проведеного наведеного в табл. 4.9, а також із урахуванням характеристик ідеї проекту, що наведені в табл. 4.2, вимог споживачів до товару (табл. 4.5.) та факторів маркетингового середовища (табл. 4.6, 4.7) визначимо та обґрунтовуємо перелік факторів конкурентоспроможності. Аналіз оформлено в табл. 4.10.

Таблиця 4.10. Обґрунтування факторів конкурентоспроможності

№ п/п	Фактор конкурентоспроможності	Обґрунтування (наведення чинників, що роблять фактор для порівняння конкурентних проектів значущим)
1	Потреба споживачів внутрішнього ринку	Конкурентне програмне забезпечення в основному представлене зарубіжними компаніями, які не дуже зацікавлені в вітчизняних споживачах. Програмний продукт закриє цю потребу.
2	Цінова політика	Ціна на програмний продукт буде нижчою за аналоги.
3	Підтримка користувачів	Буде доступна підтримка мовою користувача.
4	Простота експлуатації	Метод простий у використанні та не потребує високої кваліфікації користувачів.
5	Точність розрахунків	Точність є важливим критерієм.
6	Популярність на ринку	Популярність фірми на ринку в очах споживачів свідчить про якість її програмних продуктів.

За визначеними факторами конкурентоспроможності (табл. 4.10) проводиться аналіз сильних та слабких сторін стартап-проекту (табл. 4.11).

Таблиця 4.11. Порівняльний аналіз сильних та слабких сторін

№ п/п	Фактор конкурентоспроможності	Бали 1-20	Рейтинг товарів-конкурентів у порівнянні з OpticStudio, CodeV
			-3	-2	-1	0	+1	+2	+3
1	Потреба споживачів внутрішнього ринку	20
2	Цінова політика	19
3	Підтримка користувачів	17
4	Простота експлуатації	17
5	Точність розрахунків	16
6	Популярність на ринку	0

Як видно з таблиці 4.11 в розробці програми надано перевагу покращенню цінової пропозиції, простоти експлуатації та підтримці кінцевих споживачів. Продукт є слабким у репутаційному відношенні.

Фінальним етапом ринкового аналізу можливостей впровадження проекту є складання SWOT-аналізу (матриці аналізу сильних (Strength) та слабких (Weak) сторін, загроз (Troubles) та можливостей (Opportunities), що наведено в таблиці 4.12. на основі виділених ринкових загроз та можливостей, та сильних і слабких сторін (табл. 4.11).

Таблиця 4.12. SWOT- аналіз стартап-проекту

Сильні сторони: - Попит на внутрішньому ринку - Цінова політика - Підтримка споживачів - Простота експлуатації	Слабкі сторони: - Низька репутація
Можливості: - Розробка нових типів ДОЕ, винайдення нових матеріалів - Поява нових типів приладів, для яких необхідні атермалізовані системи. - Поява нових інвестиційних джерел - Зацікавленість держави - Збільшення купівельної спроможності населення, (підвищення економічного стану країни)	Загрози: - Поява ефективніших методів розрахунку - Сфабриковані патентні судові справи - Копіювання методу або його піратське поширення - Зміна цінової політики основних конкурентів

Необхідно передбачати появу несприятливих умов, таких як поява нових методів у конкурентів та мінливість ринку для можливості швидкої реакції та зменшення наслідків. При цьому потрібно покращувати репутацію, за рахунок реклами та удосконалювати метод з використанням нових технологій.

На основі SWOT-аналізу розробимо альтернативи ринкової поведінки (перелік заходів) для виведення стартап-проекту на ринок та орієнтовний оптимальний час їх ринкової реалізації з огляду на потенційні проекти конкурентів, що можуть бути виведені на ринок. Визначені альтернативи аналізуються з точки зору строків та ймовірності отримання ресурсів (табл. 4.13).

Таблиця 4.13. Альтернативи ринкового впровадження стартап-проекту

№ п/п	Альтернатива (орієнтовний комплекс заходів) ринкової поведінки	Ймовірність отримання ресурсів	Строки реалізації
1	Курси використання програмного забезпечення	80%	2-3 місяці
2	Навчальні семінари та вебінари	20%	1 тиждень
3	Trial-версії програми	50%	1 місяць

Найкращими варіантами буде розробка комплексу навчальних програм та доступних безкоштовних, обмежених у часі версій для залучення більшої кількості потенційних покупців.

4.4 Розроблення ринкової стратегії проекту

Розробка ринкової стратегії першим кроком передбачає визначення стратегії охоплення ринку: опис цільових груп потенційних споживачів (табл. 4.14).

Таблиця 4.14. Вибір цільових груп потенційних споживачів

№ п/п	Опис профілю цільової групи потенційних клієнтів	Готовність споживачів сприйняти продукт	Орієнтовний попит в межах цільової групи (сегменту)	Інтенсивність конкуренції в сегменті	Простота входу у сегмент
1	Промисловість	Низька	Низький	Не інтенсивна	Висока складність
2	Приватні підприємства	Середня	Середній	Не інтенсивна	Середня складність
3	Індивідуальні конструктори	Висока	Високий	Інтенсивна	Висока складність
4	Навчальні заклади	Висока	Середній	Не інтенсивна	Низька складність
Висновок: обрано цільову групу індивідуальних конструкторів

Головними споживачами даної продукції є індивідуальні конструктори. З фінансової точки зору привабливим також є співпраця із промисловістю, однак порів входу занадто великий. В перспективі продуктивною буде співпраця іх навчальними закладами, оскільки, згодом їх випускники можуть стати нашими клієнтами. Для роботи в обраних сегментах ринку необхідно сформувати базову стратегію розвитку (табл. 4.15.).

Таблиця 4.15 Визначення базової стратегії розвитку

Обрана альтернатива розвитку проекту	Стратегія охоплення ринку	Ключові конкурентоспроможні позиції відповідно до обраної альтернативи	Базова стратегія розвитку
Курси використання програмного забезпечення	Ексклюзивний розподіл	Можна отримати як курси, так і сам продукт за невеликою ціною	Стратегічне фокусування

В якості стратегії охоплення ринку було обрано ексклюзивний розподіл, а в якості базової стратегії розвитку - стратегія фокусування. Такі рішення дозволять досягти лояльності і впізнаваності на локальному ринку, що в перспективі дозволить вихід на міжнародний ринок. Наступним кроком є вибір стратегії конкурентної поведінки (табл. 4.16).

Таблиця 4.16. Визначення базової стратегії конкурентної поведінки

Чи є проект «першопрохідцем» на ринку?	Чи буде компанія шукати нових споживачів, або забирати існуючих у конкурентів?	Чи буде компанія копіювати основні характеристики товару конкурента, і які?	Стратегія конкурентної поведінки
Ні	Забирати існуючих клієнтів у фірм конкурентів та шукати нових.	Ні, не буде.	Заняття конкурентної ніші

У зв'язку з тим, що розмір ринкового сегменту являється невеликим, при цьому є досить прибутковим, стратегією конкурентної поведінки обрано «заняття конкурентної ніші». Цьому сприяє високий репутаційний поріг для входження в даний сегмент ринку, що забезпечує захищеність від появи великої кількості конкурентів. Основною стратегією при цьому компанії повинно буде обрати турботу та завоювання прихильності споживача.

На основі вимог споживачів з обраних сегментів до постачальника та до продукту, а також в залежності від обраної базової стратегії розвитку та стратегії конкурентної поведінки розробимо стратегію позиціонування (табл. 4.17).

Таблиця 4.17 Визначення стратегії позиціонування

№ п/п	Вимоги до товару цільової аудиторії	Базова стратегія розвитку	Ключові конкурентоспроможні позиції власного стартап-проекту	Вибір асоціацій, які мають сформувати комплексну позицію власного проекту (три ключових)
1	Точність	Стратегічне фокусування	Відповідає аналогам	Точність, якість
2	Підтримка

Страница:

•  1 
•  2 
•  3 

магистерская работа "Атермалізація та ахроматизація гібридних оптичних систем інфрачервоного діапазону" скачать

Подобные документы

• Фізико-технологічні основи одержання оптичних волокон, для волоконно-оптичних ліній зв'язку

  Характеристика матеріалів, які використовуються для одержання оптичних волокон: властивості кварцу, очищення силікатного скла, полімерні волокна. Дослідження методів та технології виробництва оптичних волокон. Особливості волоконно-оптичних ліній зв'язку.
  
  курсовая работа [123,3 K], добавлен 09.05.2010
  

• Вплив електричного струму, оптичного діапазону і іонізуючого випромінювання на живі організми

  Загальна характеристика електричного струму і основної мішені його впливу - м'язів. Застосування в медицині теплового ефекту для прогрівання тканин. Розгляд дії інфрачервоного і найбільш значимих типів іонізуючого випромінювання на організм людини.
  
  реферат [356,4 K], добавлен 27.01.2012
  

• Методи розрахунку аберацій оптичної системи

  Різниця координат ідентичних точок реального й ідеального зображень. Проектування ходу променів через реальні оптичні системи. Особливості використання програм для обчислення аберацій оптичних систем. Якість зображення та дозволяюча здатність об'єктиву.
  
  реферат [789,7 K], добавлен 12.02.2011
  

• Оптичні схеми об’єктива і окуляра

  Огляд оптичних схем монокулярів: об’єктивів, призових обертаючих систем, окулярів. Розрахунок діаметра польової діафрагми. Огляд оптичних схем Кеплера і Галілея. Розрахунок кардинальних параметрів телескопічної системи за допомогою нульових променів.
  
  курсовая работа [1,9 M], добавлен 06.04.2013
  

• Телескопічні системи та оптичні схеми монокулярів

  Огляд оптичних схем монокулярів: об’єктивів, призових обертаючих систем, окулярів. Огляд оптичних схем Кеплера і Галілея. Двохкомпонентні окуляри. Призмові обертаючі системи. Габаритний розрахунок монокуляра з вибором оптичної схеми об’єктива й окуляра.
  
  курсовая работа [1,0 M], добавлен 01.02.2013
  

• Дзеркала для адаптивних оптичних систем

  Історія розробки секціонованих дзеркал в астрономічному приладобудуванні. Вплив величини зазору між елементами складеного дзеркала на якість формування оптичного променя. Амплітуда переміщення поверхні для суцільних дзеркал. П'єзоелектричні приводи.
  
  реферат [24,5 K], добавлен 06.03.2011
  

• Розробка функціональної схеми аналізатора частотного спектру генератора звукового та ультразвукового діапазону коливань

  Види аналізаторів спектру, їх особливості. Призначення і функціональні схеми базових приладів. Пояснення до функціональної схеми аналізатора частотного спектру генератора звукового та ультразвукового діапазону коливань. Вольтметр універсальний В7-16.
  
  курсовая работа [303,0 K], добавлен 31.01.2014
  

• Монокуляр з призмою Пехана

  Огляд оптичних схем монокулярів: об'єктивів, обертаючих систем окулярів. Принцип дії телескопічної системи. Зорова труба Кеплера та Галілея. Основні зовнішні геометричні параметри компонентів монокуляра. Вибір окуляра. Аналіз остаточних аберацій.
  
  курсовая работа [565,3 K], добавлен 09.01.2014
  

• Волоконно-оптичні сенсори контролю шкідливих хімічних компонентів

  Історія розвитку волоконно-оптичних датчиків і актуальність їх використання. Характеристики оптичного волокна як структурного елемента датчика. Одно- і багатомодові оптичні волокна. Класифікація волоконно-оптичних датчиків і приклади їхнього застосування.
  
  реферат [455,0 K], добавлен 15.12.2008
  

• Методи виготовлення планарних оптичних хвилеводів та дослідження їхніх характеристик

  Класифікація планарних оптичних хвилеводів. Особливості роботи з хлороформом. Методи вимірювання показника заломлення оптичного хвилеводу. Спектрофотометричні методи вимірювання тонких плівок. Установка для вимірювання товщини тонкоплівкового хвилеводу.
  
  дипломная работа [2,2 M], добавлен 29.04.2013
  

Другие документы, подобные "Атермалізація та ахроматизація гібридних оптичних систем інфрачервоного діапазону"

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам