სამეცნიერო პროექტი - ოპტიკურად მკვრივი, შემთხვევითი ფაზური ეკრანის ფლუორესცენციული მახასიათებლების რაოდენობრივი და გაბნეული ლაზერული გამოსხივების ინტენსივობის კორელაციური ფუნქციის სტატისტიკური მომენტების სპექტრალური ანალიზი (FR/152/9-240/14) 

სამეცნიერო პროექტის ხელმძღვანელი - პროფესორი ნუგზარ ღომიძე

სამეცნიერო  პროექტის დაფინანსების წყარო - შოთა რუსთაველის ეროვნული სამეცნიერო ფონდი

სამეცნიერო პროექტის განხორციელების ვადა - 2015-2018

სამეცნიერო პროექტის მიზანი - დანადგარის ლაზერული სპექტროფლუორიმეტრის მოდერნიზაცია (ექსპერიმენტული ნაწილი). წყლიანი გარემოს ექსპრესული და ეფექტური მონიტორინგისა და ანალიზისათვის ფიზკური ექსპერიმენტული კვლევების დაგეგმვა, დაბალი აგმზნები სინათლის წყაროს გამოყენებით. ელექტრონული ხმაურის მიზნით სიგნალი/ხმაურის თანაფარდობის მნიშვნელობის (10000:1) გაზრდა კომპიუტერული მოდელირების და პროგრამული პაკეტების გამოყენებით.

ოპტიკურად მკვრივი, შემთხვევითი ფაზური ეკრანის ფლუორესცენციული მახასიათებლების ანალიზური შეფასება (ფუნდამენტური ნაწილი). გაბნეული ლაზერული გამოსხივების ინტენსივობის სატისტიკური მომენტების შეფასება, დაცემულ ლაზერულ სხივსა და ფლუოროფოლიდან გაბნეულ გამოსხივების ენერგეტიკულ მახასიათებლებს შორის თანაფარდობის განსაზღვრა, ოპტიკურად მკვრივი შემთხვევითი ფაზური ეკრანის დისპერსიული მახასიათებლების შესწავლა და თეორიული გამოთვლებისა და რიცხვითი ექსპერიმენტების. სხვადასხვა საწყისი მომვლების მქონე იმპულსური სიგნალის სპექტრალური მახასიათებლები  (ამპლიტუდისა და ფაზის გაგანიერება, წანაცვლება) ოპტიკურად მკვრივი შემთხვევითი ფაზური ეკრანისათვის, ფაზის კორელაციური ფუნქციის, როგორც გაუსური, ისე არაგაუსური სტატისტიკისათვის.

სამეცნიერო პროექტის აქტუალობა - გარემოს ელექტრომაგნიტური ფონი ტექნიკური პროგრესის პროპორციულად იზრდება. ცხადია ამის გამო კიდევ უფრო აქტუალური ხდება ადამიანის ელექტრომაგნიტური უსაფრთხოების პრობლემა. პრობლემის აქტუალობაზე მეტყველებს ის ფაქტიც, რომ მსოფლიოს ისეთ ქვეყნებში, როგორიცაა აშშ, იტალია, ფინეთი, საფრანგეთი, დიდი ბრიტანეთი,  გერმანია, იაპონია და სხვა. შემუშავებული იქნა გრძელვადიანი პროგრამები ეკოლოგიური სისტემისა და ადამიანის ელექტრომაგნიტური უსაფრთხოების თაობაზე. ამვე დროს შავი ზღვის ეკოსისტემის მდგომარება შავი ზღვისპირა ქვეყნების დაინტერესების სფეროა.

პროექტის აქტუალობა განპირობებულია მრავლად არსებული ჯერჯერობით ბოლომდეგადაუწყვეტელი კომპლექსური, ეკოლოგიური და ფუნდამენტური ამოცანებით, როგორც გლობალურად, ასევე განსაკუთრებით საქართველოს რეალობაში. ამ ამოცანათაგან პროექტის ფარგლებში განსაკუთრებული ყურადღება დაეთმობა ოპტიკურად მკვრივ, შემთხვევითი ფაზური ეკრანის ფლუორესცენციული მასახიათებლების რაოდენობრივ (ექსპერიმენტულ) კვლევას და ფუნდამენტურ ანალიზს, რომელიც გულისხმობს შემთხვევითი ფაზური ეკრანიდან გაბნეული ლაზერული გამოსხივების ინტენსივობის კორელაციური ფუნქციის  სტატისტიკური პირველი და მაღალი რიგის მომენტების გამოანგარიშებას ანალიზური და რიცხვითი მოდელირების საფუძველზე, კორელაციური ფუნქციის არაგაუსური სტატისტიკისათვის. ფაზური ეკრანის ქვეშ, როგორც ექსპერიმენტულ ნაწილში, ასევე ფუნდამენტური კვლევებისას, ვგულისხმობთ კიუვეტაში მოთავსებულ სინჯებს, როგორებიცაა: სასამელი წყალი, ზღვის წყალი, ფლუორესცენციული თვისებების მქონე თხევადი კრისტალი და ა.შ.    

სამეცნიერო პროექტის მოსალოდნელი შედეგები - შემოთავაზებული იქნება ახალი ალგორითმი, რომლითაც მოხდება 1 ბიტიანი სიგნალების გენერირებაზე მაღალი სიხშირის ციფრული გენერატორით IEEE 802.15.4a სტანდარტების გათვალისწინებით. შეისწავლება ტურბულენტობით გამოწვეული ხმაურის გავლენა სასარგებლო სიგნალზე. შეიქმნება ციფრული გენერატორი და მრავალარხიანი ანალიზატორი „სტრობ–სიგნალის“ მართვისათვის და  ექსპერიმენტულად შეისწავლება ლაზერით გენერირებული იმპულსის დროით–სიხშირული ევოლუცია გარემოს სტატისტიკური პარამეტრების ცვლილებების მიხედვით. გარემოს ზოგად შემთხვევაში წარმოადგენს ოპტიკურად მკვრივი შემთხვევითი ფაზური ეკრანი. ავტოკორელატორის მართვა განხორცილედება სპეციალურ პროგრამირების ენაში (რომელიც „სი“–ს კლონს წარმოადგენს) დაწერილი „სკეტჩით“. მოსალოდნელია, რომ   

დადგინდება და გაანალიზდება დაცემულ ლაზერულ სხივსა და ფლუოროფოლიდან გაბნეულ გამოსხივების ენერგეტიკულ მახასიათებლებს შორის თანაფარდობა. ოპტიკურად მკვრივი შემთხვევითი ფაზური ეკრანის დისპერსიული მახასიათებლები. ჩატარდება თეორიული გამოთვლები და შესრულდება  რიცხვითიმოდელირება. შესწავლილი იქნება სხვადასხვა საწყისი მომვლების მქონე იმპულსური სიგნალის სპექტრალური მახასიათებლები  (ამპლიტუდისა და ფაზის გაგანიერება, წანაცვლება) ოპტიკურად მკვრივი შემთხვევითი ფაზური ეკრანისათვის, ფაზის კორელაციური ფუნქციის, როგორც გაუსური, ისე არაგაუსური სტატისტიკისათვის. შესრულდება რიცხვითი მოდელირება. 

პროექტის გამოყენებითი ნაწილი  შესაძლოა გახდეს  გარემოს დაცვისა და ბუნებრივი რესურსების სამმართველოს, აგრეთვე სხვა ეკოლოგიური სამსახურების წინაშე მნიშვნელოვანი ამოცანის, როგორიცაა, წყლიანი გარემოს ექსპრესული და ეფექტური დიაგნოსტიკა, ეფექტური გადაწყვეტის ერთ–ერთი საშუალება.

პროექტის თეორიული ნაწილი მნიშვნელოვანია ზოგადად მეცნიერების იმ დარგებისათვის, რომლებიც სწავლობს ელექტრომაგნიტური ტალღების გაბნევისა და გამოსხივების საკითხებს რეალურ გარემოში, რომელიც სტატისტიკური თვალსაზრისით შემთხვევითად–არაეთგვაროვანია. ცხადია ზოგადი ერთიანი თეორიული მოდელი არ არსებობს.

პროექტით მოსალოდნელი შედეგები მნიშვნელოვანი იქნება დაბინძურების მონიტორინგისა და იდენტიფიკაციის კუთხით. შედეგები შეიძლება გამოყენებული იქნას  ლაზერული სპექტროსკოპიაში, ფიზიკურ ეკოლოგიაში, სტატისტიკურ რადიოფიზიკაში.